特許ウォッチ

公開番号2025013702
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2024198664,2020093372
出願日2024-11-14,2020-05-28
発明の名称全固体二次電池用負極、その製造方法および全固体二次電池
出願人マクセル株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 4/1393 20100101AFI20250117BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】抵抗値が低い全固体二次電池用負極、その製造方法、および前記負極を用いた全固体二次電池を提供する。
【解決手段】本発明の全固体二次電池用負極は、負極活物質を含む負極材料と、固体電解質とを含有する負極合剤の成形体を有しており、前記負極材料は、負極活物質として炭素材料を含有し、かつリチウムイオン伝導性を有する酸化物を含む層が表面に形成されており、前記炭素材料100質量部に対する前記酸化物の量が1質量部以上であり、前記固体電解質として硫化物系固体電解質を含有することを特徴とするものである。また、本発明の全固体二次電池は、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に介在する固体電解質層を有し、前記負極として、本発明の全固体二次電池用負極を有することを特徴とするものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
負極活物質を含む負極材料と、固体電解質とを含有する負極合剤の成形体を有しており、
前記負極材料は、負極活物質として炭素材料を含有し、かつリチウムイオン伝導性を有する酸化物を含む層が表面に形成されており、
前記炭素材料１００質量部に対する前記酸化物の量が１質量部以上であり、
前記固体電解質として硫化物系固体電解質を含有することを特徴とする全固体二次電池用負極。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記酸化物として、リチウムニオブ酸化物、リチウムチタン酸化物またはリチウムリン酸化物を含有する請求項１に記載の全固体二次電池用負極。
【請求項３】
負極活物質を含む負極材料と、固体電解質とを含有する負極合剤の成形体を有する全固体二次電池用負極を製造する方法であって、
下記の負極材料形成工程（Ａ）、および
前記負極材料形成工程（Ａ）を経て得られた負極材料と、硫化物系固体電解質とを用いて負極合剤の成形体を形成する工程（Ｂ）を有することを特徴とする全固体二次電池用負極の製造方法。
前記負極材料形成工程（Ａ）は、
炭素材料の表面に、リチウムイオン伝導性を有する酸化物または前記酸化物を形成するための材料を付着させる工程（ｉ－１）と、前記工程（ｉ－１）を経た前記炭素材料を焼成して、前記炭素材料の表面に前記酸化物を含む層を、前記炭素材料１００質量部に対する前記酸化物の量が１質量部以上となるように形成する工程（ｉ－２）とを有するか、または、
炭素材料とリチウムイオン伝導性を有する酸化物とを混練して、前記炭素材料の表面に前記酸化物を含む層を、前記炭素材料１００質量部に対する前記酸化物の量が１質量部以上となるように形成する工程（ｉｉ）を有する。
【請求項４】
前記工程（ｉ－２）において、４５０℃以下の温度で焼成する請求項３に記載の全固体二次電池用負極の製造方法。
【請求項５】
正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在する固体電解質層とを有し、前記負極として請求項１または２に記載の全固体二次電池用負極を有することを特徴とする全固体二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗値が低い全固体二次電池用負極、その製造方法、および前記負極を用いた全固体二次電池に関するものである。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータなどのポータブル電子機器の発達や、電気自動車の実用化などに伴い、小型・軽量で、かつ高容量・高エネルギー密度の二次電池が必要とされるようになってきている。
【０００３】
現在、この要求に応え得るリチウム二次電池、特にリチウムイオン二次電池では、正極活物質にコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ
２
）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ
２
）などのリチウム含有複合酸化物が用いられ、負極活物質に黒鉛などが用いられ、非水電解質として有機溶媒とリチウム塩とを含む有機電解液が用いられている。
【０００４】
そして、リチウムイオン二次電池の適用機器の更なる発達に伴って、リチウムイオン二次電池の更なる長寿命化・高容量化・高エネルギー密度化が求められている。
【０００５】
例えば、有機電解液を有するリチウムイオン二次電池（非水電解質二次電池）の高容量化に関しては、特許文献１に、負極の不可逆容量を低減する目的で、負極活物質である炭素材料の表面を、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質で被覆する技術が提案されている。
【０００６】
また、リチウムイオン二次電池においては、長寿命化・高容量化・高エネルギー密度化とともに、その信頼性を高めることも求められている。
【０００７】
しかし、リチウムイオン二次電池に用いられている有機電解液は、可燃性物質である有機溶媒を含んでいるため、電池に短絡などの異常事態が発生した際に、有機電解液が異常発熱する可能性がある。また、近年のリチウムイオン二次電池の高エネルギー密度化および有機電解液中の有機溶媒量の増加傾向に伴い、より一層リチウムイオン二次電池の信頼性が求められている。
【０００８】
以上のような状況において、有機溶媒を用いない全固体型のリチウム二次電池（全固体二次電池）が注目されている。全固体二次電池は、従来の有機溶媒系電解質に代えて、有機溶媒を用いない固体電解質の成形体を用いるものであり、固体電解質の異常発熱の虞がなく、高い安全性を備えている。
【０００９】
また、全固体二次電池においては、種々の改良が試みられている。例えば、特許文献２には、黒鉛構造を有する負極活物質の構造欠陥部を平均粒径が１．５ｎｍ以下の粒子状のニオブ酸リチウムで被覆することで、発熱を抑制し、かつ抵抗を低減した被覆負極活物質を、全固体二次電池に使用することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
国際公開第２０１７／１６９６１６号
特開２０１７－５４６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許