特許ウォッチ

公開番号2025005961
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023106437
出願日2023-06-28
発明の名称リチウム金属二次電池用負極とその製造方法、及びリチウム金属二次電池
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 4/134 20100101AFI20250109BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】反応面積が広く、かつ化学的に安定なリチウム金属二次電池用負極とその製造方法を提供すること。
【解決手段】リチウム金属二次電池用の負極20は、負極集電体21と、負極集電体21の少なくとも一方の表面に配置されたリチウム含有金属層とを有し、リチウム含有金属層22の表面の少なくとも一部は凹凸形状を有し、前記表面の展開面積比Sdrは1.0以上であり、かつ前記表面は酸化防止被膜で被覆されている。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
負極集電体と、前記負極集電体の少なくとも一方の表面に配置されたリチウム含有金属層とを有し、
前記リチウム含有金属層の表面の少なくとも一部は凹凸形状を有し、前記表面の展開面積比Ｓｄｒは１．０以上であり、かつ前記表面は酸化防止被膜で被覆されている、リチウム金属二次電池用負極。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
前記リチウム含有金属層の前記表面の算術平均粗さＳａが０．５μｍ以上である、請求項１に記載のリチウム金属二次電池用負極。
【請求項３】
前記酸化防止被膜は酸素と炭素を含み、前記酸化防止被膜の表面から深さ５０ｎｍまで範囲内にある前記炭素の平均含有量に対する前記酸素の平均含有量がモル比で３以上、５以下である、請求項１に記載のリチウム金属二次電池用負極。
【請求項４】
前記酸化防止被膜は炭酸リチウムを含む、請求項１に記載のリチウム金属二次電池用負極。
【請求項５】
前記リチウム含有金属層のリチウムの含有量に対するケイ素の含有量が質量比で４００質量ｐｐｍ以下である、請求項１に記載のリチウム金属二次電池用負極。
【請求項６】
前記負極集電体と前記リチウム含有金属層との間の剥離強度は１００Ｎ／ｃｍ以上である、請求項１に記載のリチウム金属二次電池用負極。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか１項に記載のリチウム金属二次電池用負極を有する、リチウム金属二次電池。
【請求項８】
負極集電体と、前記負極集電体の少なくとも一方の表面に配置されたリチウム含有金属層とを有する積層体を用意する用意工程と、
前記積層体の前記リチウム含有金属層側の表面に、展開面積比Ｓｄｒが１．０以上である凹凸部を有する凹凸転写材を押し当てる凹凸転写工程と、を含む、リチウム金属二次電池用負極の製造方法。
【請求項９】
前記凹凸転写工程において、前記積層体の前記リチウム含有金属層側の表面と、前記凹凸転写材との間にエーテル結合もしくは炭酸エステル結合を有する溶媒を介在させる、請求項８に記載のリチウム金属二次電池用負極の製造方法。
【請求項１０】
前記凹凸転写材の前記表面の算術平均粗さＳａが０．５μｍ以上である、請求項８に記載のリチウム金属二次電池用負極の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム金属二次電池用負極とその製造方法、及びリチウム金属二次電池に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、多くの人々が手頃で信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池の研究開発が実施されている。二次電池として、負極活物質にリチウム金属を用いたリチウム金属二次電池は、エネルギー密度が高いことから注目されている。
【０００３】
リチウム金属二次電池の負極としては、負極集電体と、負極集電体の少なくとも一方の表面に配置されたリチウム層とを有する積層型の負極が知られている。この積層型の負極では、リチウム層の表面に凹凸を設けることが検討されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平７－２７２７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、リチウム金属二次電池は、放電容量、レート特性及びサイクル特性の向上が課題である。リチウム金属二次電池の放電容量とレート特性の向上のため、負極のリチウム層の表面積を広くして、負極の反応面積を広げることは有効である。しかしながら、負極のリチウム層の表面積を広くするとリチウム層が酸化しやすくなる。リチウム層が酸化すると、リチウム層の表面抵抗が大きくなって、放電容量、レート特性及びサイクル特性などの特性が低下するおそれがある。
【０００６】
本願は、反応面積が広く、かつ化学的に安定なリチウム金属二次電池用負極とその製造方法、及び放電容量、レート特性及びサイクル特性が向上したリチウム金属二次電池を提供することを目的としたものである。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題の解決のため、リチウム金属層の表面を凹凸形状として表面積を増加させることに合わせて、リチウム金属層の表面を酸化防止被膜で被覆することが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。したがって、本発明は以下のものを提供する。
【０００８】
（１）負極集電体と、前記負極集電体の少なくとも一方の表面に配置されたリチウム含有金属層とを有し、前記リチウム含有金属層の表面の少なくとも一部は凹凸形状を有し、前記表面の展開面積比Ｓｄｒは１．０以上であり、かつ前記表面は酸化防止被膜で被覆されている、リチウム金属二次電池用負極。
【０００９】
（１）のリチウム金属二次電池用負極によれば、リチウム含有金属層の表面の少なくとも一部は凹凸形状を有し、展開面積比Ｓｄｒが１．０以上であるので、リチウム含有金属層の表面積、すなわち反応面積が広い。また、リチウム含有金属層の表面の少なくとも一部は酸化防止被膜で被覆されているので、酸化しにくく、化学的に安定である。
【００１０】
（２）前記リチウム含有金属層の前記表面の算術平均粗さＳａが０．５μｍ以上である、（１）に記載のリチウム金属二次電池用負極。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許