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公開番号2024178553
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-25
出願番号2023096767
出願日2023-06-13
発明の名称負極合材、負極合材の製造方法および全固体電池
出願人トヨタ自動車株式会社,株式会社日本触媒
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 4/13 20100101AFI20241218BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、抵抗の増加を抑制できる負極合材を提供することを主目的とする。
【解決手段】本開示においては、全固体電池に用いられる負極合材であって、被覆負極活物質および硫化物固体電解質を含有し、上記被覆負極活物質は、負極活物質と、上記負極活物質の表面の少なくとも一部を被覆する被覆層と、を有し、上記被覆層は、LiBH₄およびLiX(Xは、Cl、BrまたはIから選択される)を含有する水素化ホウ素固体電解質を含有する、負極合材を提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
全固体電池に用いられる負極合材であって、
被覆負極活物質および硫化物固体電解質を含有し、
前記被覆負極活物質は、負極活物質と、前記負極活物質の表面の少なくとも一部を被覆する被覆層と、を有し、
前記被覆層は、ＬｉＢＨ
４
およびＬｉＸ（Ｘは、Ｃｌ、ＢｒまたはＩから選択される）を含有する水素化ホウ素固体電解質を含有する、負極合材。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記被覆負極活物質が、前記負極活物質として黒鉛を含有する、請求項１に記載の負極合材。
【請求項３】
前記被覆負極活物質において、前記負極活物質および前記水素化ホウ素固体電解質の合計に対する前記水素化ホウ素固体電解質の割合が、０．８体積％以上、２２体積％以下である、請求項１に記載の負極合材。
【請求項４】
前記被覆負極活物質において、前記負極活物質および前記水素化ホウ素固体電解質の合計に対する前記水素化ホウ素固体電解質の割合が、１．５体積％以上、１５体積％以下である、請求項１に記載の負極合材。
【請求項５】
前記水素化ホウ素固体電解質が、前記ＬｉＸとしてＬｉＣｌを含有する、請求項１に記載の負極合材。
【請求項６】
前記硫化物固体電解質として、アルジロダイト型硫化物固体電解質を含有する、請求項１に記載の負極合材。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載された負極合材の製造方法であって、
前記被覆負極活物質を得る、被覆工程と、
前記被覆負極活物質および前記硫化物固体電解質を混合して、前記負極合材を得る、混合工程と、を有し、
前記被覆工程は、
前記ＬｉＢＨ
４
および前記ＬｉＸを含有する前駆体溶液を前記負極活物質の表面に塗工し、かつ、前記前駆体溶液を塗工した負極活物質を乾燥することで、前駆体層を形成する、前駆体層形成処理と、
前記前駆体層を加熱して、前記水素化ホウ素固体電解質を含有する被覆層を形成する、被覆層形成処理と、を有する、負極合材の製造方法。
【請求項８】
正極活物質層と、負極活物質層と、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に配置された固体電解質層と、を有する全固体電池であって、
前記負極活物質層が、請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載された負極合材を含有する、全固体電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、負極合材、負極合材の製造方法および全固体電池に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
全固体電池は、正極活物質層および負極活物質層の間に固体電解質層を有する電池であり、可燃性の有機溶媒を含む電解液を有する液系電池に比べて、安全装置の簡素化が図りやすいという利点を有する。中でも硫化物系固体電解質を用いた全固体電池は、高いイオン伝導度と成形性の良さから近年活発に研究が進められている。また、固体電解質の伝導度向上を目的として添加成分を加える検討も行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、硫化物固体電解質と、ＬｉＸが固溶したＬｉＢＨ
４
と、を含む固体電解質、および、上記固体電解質を含む全固体電池が開示されている。また、特許文献２には、固体電解質として水素化ホウ素化合物を含有する全固体電池の製造方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、全固体電池ではサイクル寿命の向上や出力の向上などの課題があり、固体電解質のイオン伝導度向上に加えて電極層の抵抗低減および材料の劣化抑制などの対策も求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１６－１３４３１６号公報
国際公開第２０１９／０７８１３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記点に関して、硫化物固体電解質は良好なイオン伝導度を示すものの、還元されやすく、硫化物固体電解質と接する負極活物質の表面に劣化層が形成される恐れがあり、抵抗が増加する恐れがある。
【０００７】
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、抵抗の増加を抑制できる負極合材を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［１］
全固体電池に用いられる負極合材であって、被覆負極活物質および硫化物固体電解質を含有し、上記被覆負極活物質は、負極活物質と、上記負極活物質の表面の少なくとも一部を被覆する被覆層と、を有し、上記被覆層は、ＬｉＢＨ
４
およびＬｉＸ（Ｘは、Ｃｌ、ＢｒまたはＩから選択される）を含有する水素化ホウ素固体電解質を含有する、負極合材。
【０００９】
［２］
上記被覆負極活物質が、上記負極活物質として黒鉛を含有する、［１］に記載の負極合材。
【００１０】
［３］
上記被覆負極活物質において、上記負極活物質および上記水素化ホウ素固体電解質の合計に対する上記水素化ホウ素固体電解質の割合が、０．８体積％以上、２２体積％以下である、［１］または［２］に記載の負極合材。
（【００１１】以降は省略されています）

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