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公開番号2025016365
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2024113181
出願日2024-07-16
発明の名称電池
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 10/0525 20100101AFI20250124BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】低温環境においても優れた充放電特性を有する電池を提供する。
【解決手段】正極と、負極と、電解液と、セパレータと、を有し、正極と負極の間に、電解液及びセパレータを有し、負極は、炭素材料を有し、電解液は、リチウム塩と、カリウム塩と、フッ化環状カーボネートと、フッ化鎖状カーボネートと、少なくとも一種のアニオンと、を有し、上記において、炭素材料は黒鉛を有し、リチウム塩はLiPF₆を有し、カリウム塩はKFSIを有し、フッ化環状カーボネートは、フルオロエチレンカーボネートを有し、フッ化鎖状カーボネートは、トリフルオロプロピオン酸メチルを有する電池である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極と、負極と、電解液と、セパレータと、を有し、
前記正極と前記負極の間に、前記電解液及び前記セパレータを有し、
前記負極は、炭素材料を有し、
前記電解液は、リチウム塩と、カリウム塩と、フッ化環状カーボネートと、フッ化鎖状カーボネートと、少なくとも一種のアニオンと、を有する、電池。
続きを表示（約 420 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記炭素材料は、黒鉛を有する、電池。
【請求項３】
請求項２において、
前記黒鉛は、天然黒鉛を有する、電池。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３において、
前記リチウム塩は、ＬｉＰＦ
６
を有し、
前記カリウム塩は、ＫＦＳＩを有し、
前記フッ化環状カーボネートは、フルオロエチレンカーボネートを有し、
前記フッ化鎖状カーボネートは、トリフルオロプロピオン酸メチルを有する、電池。
【請求項５】
請求項４において、
前記正極は、マグネシウム、アルミニウム、及びニッケルが添加されたコバルト酸リチウムを有する、電池。
【請求項６】
請求項４において、
前記正極は、マグネシウム、アルミニウム、ニッケル及びチタンが添加されたコバルト酸リチウムを有する、電池。

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、電池（二次電池ともいう）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、車両又はそれらの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,200 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。
【背景技術】
【０００３】
近年、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、空気電池等、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、高容量であるリチウムイオン電池は半導体産業の発展と併せて急速にその需要が拡大し、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。
【０００４】
なかでもモバイル電子機器向け電池では、重量あたりの放電容量が大きく、サイクル特性に優れた電池の需要が高い。これらの需要に応えるため、電池の正極が有する正極活物質の改良が行われている。また、正極活物質の結晶構造に関する研究も行われている（非特許文献１乃至非特許文献３）。
【０００５】
またＸ線回折（ＸＲＤ）は、結晶構造の解析に用いられる手法の一つである。非特許文献４に紹介されているＩＣＳＤ（ＩｎｏｒｇａｎｉｃＣｒｙｓｔａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤａｔａｂａｓｅ）を用いることにより、ＸＲＤデータの解析を行うことができる。例えば非特許文献５に記載されているコバルト酸リチウムの格子定数を、ＩＣＳＤから参照することができる。
【０００６】
しかし一般的なリチウムイオン電池は、低温状態において充放電に問題がある。特に０℃以下の低温環境では、十分な充放電特性を得られないという問題がある。しかし電池としては環境に関わらず安定した性能を発揮できることが望まれるため、０℃以下の低温環境でも十分な充放電特性を得るために、リチウムイオン電池に用いる電池部材（正極活物質、負極活物質及び電解質など）の開発が進められている（特許文献１）。
【０００７】
リチウムイオン電池の電池性能を向上させる方法として、特許文献２には、負極活物質における反応抵抗を低減するためのコンディショニング方法として、ナトリウムイオン又はカリウムイオンを黒鉛に挿入する方法が記載されている。
【０００８】
また、黒鉛にカリウムイオンが挿入する現象は、非特許文献６などで詳細に報告されている。
【０００９】
黒鉛に関する計算では、ファンデルワールス（ｖａｎｄｅｒＷａａｌｓ）力を考慮することが重要とされている。計算科学におけるファンデルワールス力などの分散力に関係する補正については、非特許文献７などで、報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
ＷＯ２０２３／７３４８０号パンフレット
特開２００５－３０２６３０号公報
【非特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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