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公開番号2025010507
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-21
出願番号2024108042
出願日2024-07-04
発明の名称二次電池の作製方法
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H01M 4/58 20100101AFI20250110BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本発明の一態様は、高容量のリチウムイオン二次電池、およびその作製方法を提供する。
【解決手段】球状樹脂を不活性雰囲気下で500℃以上の第1の加熱処理を行って表面改質を行う。加熱によって粒子の収縮、粒子内部のガス放出による空孔形成、粒子表面のひび割れなどを生じさせ、後に混合する硫黄の担持体とする。得られた球状粒子と硫黄粉末とを混合させた後、容器に収納して外気に触れることなく120℃以上の第2の加熱処理を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
球状樹脂を不活性雰囲気下で５００℃以上の第１の加熱処理を行って表面改質を行った後、少なくとも一部の表面が炭化した球状粒子と硫黄粉末と混合させ、混合物を容器に収納して外気に触れることなく１２０℃以上の第２の加熱処理を行い、正極活物質とする二次電池の作製方法。
続きを表示（約 420 文字）【請求項２】
請求項１において、前記容器は蓋を有し、前記第２の加熱処理は前記蓋をした状態で行う二次電池の作製方法。
【請求項３】
請求項１において、前記第２の加熱処理は、不活性雰囲気下で加熱する二次電池の作製方法。
【請求項４】
請求項１において、前記球状粒子は、少なくとも一部の表面が炭化したフェノール樹脂である二次電池の作製方法。
【請求項５】
請求項１において、前記第１の加熱処理の前よりも前記第１の加熱処理の後のほうのＢＥＴ比表面積を大きくする二次電池の作製方法。
【請求項６】
請求項１において、前記第２の加熱処理を行う前の重量比率は、前記球状粒子よりも前記硫黄粉末のほうが大きい二次電池の作製方法。
【請求項７】
請求項１において、前記容器は蓋を有し、前記第２の加熱処理は前記容器に入れて前記蓋で密閉し、不活性雰囲気下で加熱する二次電池の作製方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、物、方法、又は、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。本発明の一態様は、二次電池を含む蓄電装置、半導体装置、表示装置、発光装置、照明装置、電子機器またはそれらの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【０００２】
なお、本明細書中において電子機器とは、蓄電装置を有する装置全般を指し、蓄電装置を有する電気光学装置、蓄電装置を有する情報端末装置などは全て電子機器である。
【０００３】
また、本明細書中において、蓄電装置とは、蓄電機能を有する素子及び装置全般を指すものである。例えば、リチウムイオン二次電池の蓄電装置（二次電池ともいう）、リチウムイオンキャパシタ、及び電気二重層キャパシタを含む。
【背景技術】
【０００４】
近年、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ、空気電池、種々の蓄電装置の開発が盛んに行われている。特に高出力、高エネルギー密度であるリチウムイオン二次電池は、携帯電話、スマートフォン、もしくはノート型コンピュータで代表される携帯情報端末、携帯音楽プレーヤ、デジタルカメラ、医療機器、又は、ハイブリッド車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）、もしくはプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）で代表される次世代クリーンエネルギー自動車、半導体産業の発展と併せて急速にその需要が拡大し、繰り返し充電可能なエネルギーの供給源として現代の情報化社会に不可欠なものとなっている。
【０００５】
また、軽くて高容量の二次電池が望まれており、硫黄元素を含む材料を正極活物質として用いる二次電池が注目されている。硫黄は、理論容量が約１６７０ｍＡｈ／ｇと高く、またエネルギー密度の面においても正極活物質として有望であることが知られている。
【０００６】
さらに、硫黄元素を含む材料は、資源として豊富に存在するため、コバルトのようなレアメタルに比べて安価であるというメリットもある。
【０００７】
例えば、硫黄を用いた二次電池（リチウム－硫黄電池、Ｌｉ－Ｓ電池とも呼ぶ）として、硫黄とグラフェンスポンジ（３ＤＧＳ）を用いた研究が行われている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
ＣｈａｏＬｉｎｅｔａｌ．， “ＡｆａｃｉｌｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｇｒａｐｈｅｎｅｓｐｏｎｇｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｄｗｉｔｈｓｕｌｆｕｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｆｏｒｆｌｅｘｉｂｌｅＬｉ－Ｓｃａｔｈｏｄｅｓ”，Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．，２０１６，１８，２２１４６－２２１５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
硫黄元素を含む材料を正極活物質として用いる二次電池は、負極活物質の一例としてリチウム金属が用いられる。放電時に負極においてリチウム金属が電解液に溶解してイオンとなり、正極において硫黄と反応して酸化され、反応中間生成物である多硫化リチウム（Ｌｉ
２
Ｓ
ｎ
（２≦ｎ≦８））を経て、硫化リチウム（Ｌｉ
２
Ｓ）になる。
【００１０】
本発明の一態様は、高容量のリチウムイオン二次電池、およびその作製方法を提供することを課題の一とする。また、本発明の一態様は、軽量、且つ、高容量のリチウムイオン二次電池、およびその作製方法を提供することを課題の一とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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