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公開番号2024161662
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-20
出願番号2023076489
出願日2023-05-08
発明の名称被覆活物質粒子、及びリチウムイオン二次電池用電極積層体の製造方法
出願人株式会社カネカ
代理人
主分類H01M 4/485 20100101AFI20241113BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電解媒体分解によるガスの発生の抑制ができ、かつ、特性に優れた、LIB用被覆活物質粒子、ならびにLIB用電極積層体の製造方法を提供する。
【解決手段】活物質粒子30が被膜で被覆35された被覆活物質粒子130であって、その外表面の全面が、緩衝部42が形成される形成領域、及び前記緩衝部が形成されず、かつ、導電性支持材料が配されてなる、非形成領域からなり、前記緩衝部が、前記活物質粒子側から前記外表面に向かい、異なる材料からなる、少なくとも緩衝部B及び緩衝部Cを含む、多層膜で構成されてなる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
活物質粒子が被膜で被覆された被覆活物質粒子であって、
前記被膜の前記活物質粒子側と反対側の外表面の全面が、
緩衝部が形成される形成領域、及び
前記緩衝部が形成されず、かつ、
導電性支持材料が配されてなる、
非形成領域からなり、
前記緩衝部が、
前記活物質粒子側から前記外表面に向かい、
異なる材料からなる、
少なくとも緩衝部Ｂ及び緩衝部Ｃを含む、
多層膜で構成されてなる、被覆活物質粒子。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の被覆活物質粒子を含む、
活物質層が形成された集電体を、活物質層付き集電体として含む、
電極積層体の製造方法であって、順に、
前記集電体上に、
正極活物質粒子を含む正極活物質層を形成して正極活物質層付き集電体Ａ、及び
負極活物質粒子を含む負極活物質層を形成して負極活物質層付き集電体Ａを
形成する活物質層付き集電体Ａ製造工程、
少なくとも１組の前記正極用集電体Ａ、及び前記負極用集電体Ａを対向させ、
電極積層体Ａを形成する電極積層体Ａ製造工程、
前記電極積層体Ａを、電解液Ｂ中に浸漬し、条件Ｂで、
前記緩衝部Ｂとして、
正極緩衝部Ｂを含む正極活物質層付き集電体Ｂ、及び
負極緩衝部Ｂを含む負極活物質層付き集電体Ｂを形成して、
緩衝部Ｂを含む電極積層体Ｂを形成する、緩衝部Ｂ形成工程、
前記電極積層体Ｂを、電解液Ｃ中に浸漬し、条件Ｃで、
前記緩衝部Ｃとして、
正極緩衝部Ｃを含む正極活物質層付き集電体Ｃ、及び
負極緩衝部Ｃを含む負極活物質層付き集電体Ｃを形成して、
緩衝部Ｃを含む電極積層体Ｃを形成する、緩衝部Ｃ形成工程を含み、
前記正極、前記負極の各々の前記緩衝部である、正極緩衝部、負極緩衝部について、
前記正極緩衝部における前記正極緩衝部Ｂの厚さ：前記負極緩衝部における前記負極緩衝部Ｂの厚さ、及び
前記正極緩衝部における前記正極緩衝部Ｃの厚さ：前記負極緩衝部における前記負極緩衝部Ｃの厚さ、で表される、
前記正極及び前記負極についての前記緩衝部の各々の条件で形成される厚さが、
条件間で、各々、前記正極、前記負極の、一方に厚く、他方に薄く、偏って形成されることで、
１０：５未満、又は、５未満：１０である、リチウムイオン二次電池用電極積層体の製造方法。
【請求項３】
前記被膜は、前記活物質粒子に接するシェル膜を、さらに、有し、
前記シェル膜は、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｉ、及びＡｌからなる群から選ばれる１以上の金属を含んだリン酸イオン含有リチウム化合物を含んでおり、
前記活物質層が、断面形状が海島構造であって、島状部と、海状部を有し、
前記島状部は、前記形成領域に至る浸透性細孔ネットワークを含んでおり、
前記海状部は、
前記非形成領域に至り、かつ、
前記活物質粒子、バインダー、及び導電ネットワークを含む、
請求項２に記載のリチウムイオン二次電池用電極積層体の製造方法。
【請求項４】
前記電解液Ｂ、及び／又は、電解液Ｃが、珪素含有化合物を含む、
請求項２に記載のリチウムイオン二次電池用電極積層体の製造方法。
【請求項５】
前記負極活物質粒子が、チタン酸リチウムを含む、
請求項２～４のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用電極積層体の製造方法。
【請求項６】
前記正極活物質粒子が、リチウムニッケルマンガン酸化物を含む、
請求項２～４のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用電極積層体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆活物質粒子、及びリチウムイオン二次電池用電極積層体の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池（ＬＩＢ）は、電気自動車の車載電源としての使用に適すよう高エネルギー密度化が求められ、また、太陽電池や、燃料電池の電力の一時的な蓄電システムとして、複数セルの電気的な直列接続高電圧化及び並列接続高容量化による高容量化に加えて、セル自体の高容量化が求められている。
【０００３】
ＬＩＢは含まれる電解媒体により、非水電荷液ＬＩＢ及び全固体ＬＩＢに分類され、全固体ＬＩＢの電解媒体としては、固体電解質、ポリマー電解質等がある。
【０００４】
非水電荷液ＬＩＢには、液漏れ及び燃焼の問題があり、対策の為設計が複雑になる短所がある。
【０００５】
ポリマーＬＩＢは、電解媒体として、固体ポリマー電解質や、液体電解液含有ゲルポリマーを用いたＬＩＢであり、優れた安定性と柔軟性を有し、小型、薄膜等、多様な形態とすることが可能である。
【０００６】
ポリマーＬＩＢの製法としては以下２種類ある。
【０００７】
一方は、非水電解液に、重合開始剤と、単量体又はオリゴマーと、を混合し電解質組成物とした後、これを電極積層体が収納された電池に注入後、ゲル化（架橋）する製法であり、注入前の高粘度組成物に起因するセル内濡れ性不良により、ゲル化後の機械的強度確保が容易でないという短所がある。
【０００８】
他方は、電解質組成物を電極又はセパレータの片面にコーティングし、熱やＵＶを用い硬化させゲルポリマー電解質を形成後に巻取又は積層した電極積層体を製造し、これを電池ケースに収納後、既存電解液を再注入する製法で、ゲル化のために加熱やＵＶ照射することが必要で、ゲルがコーティングされたセパレータ等が水分を吸収し電池の性能や安定性が低下したり、セパレータが高熱収縮率の場合に温度変化により電極間で短絡発生したりする、信頼性低下懸念がある。
【０００９】
全固体ＬＩＢについては、固体電解質が活物質、特に、正極活物質と直接接触した状態での充放電繰り返しで酸化劣化し易い「固体電解質酸化劣化」が知られており、長寿命化（例えば、サイクル特性向上）の観点から、固体電解質の劣化防止のための工夫が必要であり、バルク型と薄膜型とに大別でき、大容量化観点から活物質絶対量を多くできるバルク型が有利である。
【００１０】
バルク型全固体ＬＩＢの電極材料として、これらのことから、小伝導率第一イオン伝導層（1×10-6 S/cm以上）にて、大伝導率活物質（1×10-4 S/cm以上）の二次粒子を被覆すると共に二次粒子を構成する一次粒子間間隙を充填することで、全一次粒子を充放電に直接寄与せしめ、また、第一イオン伝導層で被覆された二次粒子を、第一イオン伝導層と異なる物質である中伝導率第二イオン伝導層（1×10-5 S/cm以上）で積層被覆することで充放電の繰り返しによる二次粒子の破砕「活物質二次粒子破砕」抑制を図った材料が提案されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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