特許ウォッチ

公開番号2025018615
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023122484
出願日2023-07-27
発明の名称シリコンクラスレート電極活物質粒子、電極合材、及びリチウムイオン電池
出願人トヨタ自動車株式会社,株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/38 20060101AFI20250130BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、充電時の膨張が小さい電極活物質粒子、及びそのような電極活物質粒子を有するリチウムイオン電池を提供する。
【解決手段】本開示のシリコンクラスレート電極活物質粒子は、下記関係式を満たす:0<表面の酸素の割合(wt%)/比表面積(m²/g)<0.3。本開示の電極合材は、本開示の電極活物質粒子を含む。また、本開示のリチウムイオン電池は、電極活物質層を有し、かつ電極活物質層が、本開示の電極合材を含有している。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
下記関係式を満たす、シリコンクラスレート電極活物質粒子：
０＜表面の酸素の割合（ｗｔ％）／比表面積（ｍ
２
／ｇ）＜０．３。
続きを表示（約 250 文字）【請求項２】
下記関係式を満たす、請求項１に記載の電極活物質粒子：
０．０５≦表面の酸素の割合（ｗｔ％）／比表面積（ｍ
２
／ｇ）≦０．１。
【請求項３】
ポーラス構造を有する、請求項１又は２に記載の電極活物質粒子。
【請求項４】
請求項１又は３に記載の電極活物質粒子を含む、電極合材。
【請求項５】
電極活物質層を有し、かつ
前記電極活物質層が、請求項４に記載の電極合材を含有している、
リチウムイオン電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、シリコンクラスレート電極活物質粒子、電極合材、及びリチウムイオン電池に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電池の開発が盛んに行われている。例えば、自動車産業界では、電気自動車又はハイブリッド自動車に用いられる電池の開発が進められている。また、電池、特にリチウムイオン電池に用いられる電極活物質として、シリコンが知られている。
【０００３】
シリコン電極活物質は理論容量が大きく、電池の高エネルギー密度化に有効である。その反面、シリコン電極活物質は、充電時の膨張が大きいという問題を有する。これに対して、シリコン電極活物質としてシリコンクラスレート電極活物質を用いることによって、充電時の膨張を抑制することが知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１は、シリコンクラスレートII型の結晶相を有し、Ｎａ
ｘ
Ｓｉ
１３６
（１．９８＜ｘ＜２．５４）の組成を有する、シリコンクラスレート電極活物質を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２１－１５８００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
シリコンクラスレート電極活物質は通常のシリコン電極活物質と比較して充電時の膨張を抑制できるものの、シリコンクラスレート電極活物質の充電時の膨張を更に抑制することが求められている。
【０００７】
本開示は、充電時の膨張が小さい電極活物質粒子、及びそのような電極活物質粒子を有するリチウムイオン電池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】
【０００８】
本件開示者等は、以下の手段により上記課題を解決することができることを見出した。
〈態様１〉
下記関係式を満たす、シリコンクラスレート電極活物質粒子：
０＜表面の酸素の割合（ｗｔ％）／比表面積（ｍ
２
／ｇ）＜０．３。
〈態様２〉
下記関係式を満たす、態様１に記載の電極活物質粒子：
０．０５≦表面の酸素の割合（ｗｔ％）／比表面積（ｍ
２
／ｇ）≦０．１。
〈態様３〉
ポーラス構造を有する、態様１又は２に記載の電極活物質粒子。
〈態様４〉
態様１～３のいずれか一項に記載の電極活物質粒子を含む、
電極合材。
〈態様５〉
電極活物質層を有し、かつ
前記電極活物質層が、態様４に記載の電極合材を含有している、
リチウムイオン電池。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、充電時の膨張が小さい電極活物質粒子、及びそのような電極活物質粒子を有するリチウムイオン電池を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態について詳述する。なお、本開示は、以下の実施の形態に限定されるのではなく、開示の本旨の範囲内で種々変形して実施できる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許