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公開番号2025017552
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023120660
出願日2023-07-25
発明の名称二次電池、電池パック、車両、及び定置用電源
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H01M 10/052 20100101AFI20250130BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】優れたサイクル寿命性能を有する二次電池および電池パック、並びに、この電池パックを備える車両および定置用電源を提供すること。
【解決手段】実施形態によると、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、それら正極と負極との間のセパレータと、電解質とを具備する二次電池が提供される。上記正極、負極、及びセパレータの少なくとも1つにアルカリ金属酸化物を含む。アルカリ金属酸化物に含まれるアルカリ金属イオンのうち50%以上がプロトンと交換可能である。正極活物質および負極活物質のうち、アルカリ金属酸化物と接触する活物質粒子の個数が全体の10%以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質を含む正極と、
負極活物質を含む負極と、
前記正極と前記負極との間のセパレータと、
電解質とを具備する二次電池であって、
前記正極、前記負極、及び前記セパレータの少なくとも１つにアルカリ金属酸化物を含み、前記アルカリ金属酸化物に含まれるアルカリ金属イオンのうち５０％以上がプロトンと交換可能であり、前記正極活物質および前記負極活物質のうち前記アルカリ金属酸化物と接触する活物質粒子の個数が全体の１０％以下である二次電池。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記正極活物質の比表面積に対する前記アルカリ金属酸化物の比表面積の比が２倍以上である、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記アルカリ金属酸化物はＡ
x
Ｍ
y
Ｏ
z
で表され、ＡはLi, Na, K, Cs, 及びRbからなる群より選択される少なくとも１つであり、ＭはMg, Ca, Sr, Ba, Sc, Al, Y, Fe, La, Si, P, S, Ti, Zr, V, Nb, Ta, W, 及びMoからなる群より選択される少なくとも１つであり、Ｍのうち遷移金属はとりうる最大酸化数のものである、請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項４】
少なくとも前記負極に前記アルカリ金属酸化物を含み、前記負極に含まれる前記アルカリ金属酸化物は、前記ＭがMg, Ca, Sr, Ba, Sc, Al Y, La, Si, P, S, 及びZrからなる群より選択される少なくとも１つである、請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
少なくとも前記セパレータにて前記負極と向き合う面に前記アルカリ金属酸化物を含み、前記負極と向き合う前記面に含まれる前記アルカリ金属酸化物は、前記ＭがMg, Ca, Sr, Ba, Sc, Al Y, La, Si, P, S, 及びZrからなる群より選択される少なくとも１つである、請求項３に記載の二次電池。
【請求項６】
前記アルカリ金属酸化物は、電解質主成分以外のアルカリ金属イオンを含まない、請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項７】
前記正極活物質は、金属リチウム基準で４．４Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
）以上の作動電位を示すリチウム複合酸化物を含む、請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項８】
前記正極活物質は、Ｌｉ
x
Ｎｉ
1-y-z
Ｃｏ
y
Ｍｎ
z
Ｏ
2
で表され０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜０．３、０＜ｚ＜０．３、及びｙ＋ｚ＜０．３であるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を含む、請求項７に記載の二次電池。
【請求項９】
前記負極活物質は、二酸化チタン、スピネル構造を有するチタン酸リチウム、直方晶型チタン含有複合酸化物及び単斜晶型ニオブチタン酸化物からなる群より選択される少なくとも１種を含む、請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の二次電池を具備する電池パック。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二次電池、電池パック、車両、及び定置用電源に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、高エネルギー密度電池として、リチウムイオン二次電池のような非水電解質二次電池の研究開発が盛んに進められている。非水電解質二次電池は、ハイブリッド電気自動車や、電気自動車、携帯電話基地局の無停電電源用などの電源として期待されている。
【０００３】
特に、金属リチウム基準で４．７Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
）程度と高い放電電位を有するリチウムニッケルマンガン酸化物（Lithium Nickel Manganese Oxide；ＬＮＭＯ）を正極活物質として正極に用いた電池は高エネルギー密度化が可能になるため、注目されている。しかし、ＬＮＭＯは放電電位が非常に貴であるが故、ＬＮＭＯを正極活物質として用いた電池では、正極で非水電解質に含まれる有機溶媒の分解が起こることに起因してガスが発生し、それによって電池が膨れやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００７－２７３２６０号公報
特開２０２１－５１９８７号公報
特開２０２２－１３３７７７号公報
【非特許文献】
【０００５】
「粉末Ｘ線解析の実際」初版（2002年）日本分析化学会Ｘ線分析研究懇談会編中井泉、泉富士夫編著（朝倉書店）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、優れたサイクル寿命性能を有する二次電池および電池パック、並びに、この電池パックを備える車両および定置用電源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によると、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、それら正極と負極との間のセパレータと、電解質とを具備する二次電池が提供される。上記正極、負極、及びセパレータの少なくとも１つにアルカリ金属酸化物を含む。アルカリ金属酸化物に含まれるアルカリ金属イオンのうち５０％以上がプロトンと交換可能である。正極活物質および負極活物質のうち、アルカリ金属酸化物と接触する活物質粒子の個数が全体の１０％以下である。
【０００８】
他の実施形態によると、上記二次電池を含む電池パックが提供される。
【０００９】
他の実施形態によると、上記電池パックを含む車両が提供される。
【００１０】
他の実施形態によると、上記電池パックを含む定置用電源が提供される。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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