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公開番号2025018622
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023122498
出願日2023-07-27
発明の名称全固体電池
出願人日産自動車株式会社
代理人IBC一番町弁理士法人
主分類H01M 10/052 20100101AFI20250130BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本発明は、全固体電池において、レート特性とサイクル特性とを両立させうる手段を提供することを目的とする。
【解決手段】正極活物質を含有する正極活物質層が正極集電体の表面に配置されてなる正極と、負極と、前記正極および前記負極の間に介在し、固体電解質を含有する固体電解質層と、を有する発電要素を備えた全固体電池であって、前記正極活物質層において、前記固体電解質層と対向する面の表面から20%の厚さまでの第1の表層に含まれる前記正極活物質の総体積に占める単粒子の総体積の割合である単粒子比率R₁(体積%)が、前記正極集電体と対向する面の表面から20%の厚さまでの第2の表層に含まれる前記正極活物質の総体積に占める単粒子の総体積の割合である単粒子比率R₂(体積%)よりも大きい、全固体電池。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質を含有する正極活物質層が正極集電体の表面に配置されてなる正極と、
負極と、
前記正極および前記負極の間に介在し、固体電解質を含有する固体電解質層と、
を有する発電要素を備えた全固体電池であって、
前記正極活物質層において、前記固体電解質層と対向する面の表面から２０％の厚さまでの第１の表層に含まれる前記正極活物質の総体積に占める単粒子の総体積の割合である単粒子比率Ｒ
１
（体積％）が、前記正極集電体と対向する面の表面から２０％の厚さまでの第２の表層に含まれる前記正極活物質の総体積に占める単粒子の総体積の割合である単粒子比率Ｒ
２
（体積％）よりも大きい、全固体電池。
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
前記正極活物質は、リチウムおよびニッケルを含む複合酸化物である、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項３】
前記正極活物質が、下記一般式（１）：
Ｌｉ
ａ
Ｎｉ
ｂ
Ｍｎ
ｃ
Ｃｏ
ｄ
Ｍ
ｘ
Ｏ
２
（１）
式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｘは、０．９８≦ａ≦１．２、０．８≦ｂ≦０．９、０＜ｃ≦０．２、０＜ｄ≦０．２、０≦ｘ≦０．２、ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｘ＝１を満たし、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｃｒから選ばれる少なくとも１種の元素である、
で表される組成を有する複合酸化物である、請求項２に記載の全固体電池。
【請求項４】
前記単粒子比率Ｒ
１
が９０体積％以上１００体積％以下であり、前記単粒子比率Ｒ
２
が０体積％以上１０体積％以下である、請求項１または２に記載の全固体電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、全固体電池に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電解質に酸化物系や硫化物系の固体電解質を用いた全固体リチウム二次電池のような全固体電池に関する研究開発が盛んに行われている。固体電解質は、固体中でリチウムイオン伝導が可能なイオン伝導体を主体として構成される材料である。このため、全固体電池においては、従来の液系リチウム二次電池のように可燃性の有機電解液に起因する各種問題が原理的に発生しないという利点がある。
【０００３】
ここで、特許文献１には、正極活物質としてのＬｉＮｉ
１／３
Ｃｏ
１／３
Ｍｎ
１／３
Ｏ
２
と、Ｌｉ元素、Ｐ元素、およびＳ元素を含有する固体電解質材料と、導電助剤としてのＶＧＣＦ（気相成長炭素繊維）と、を有し、Ｌｉイオン伝導度に対する電子伝導度の割合が０．３９以下である正極合材層が開示されている。当該文献によれば、このような構成とすることにより、全固体電池における急速充電容量を向上できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６３１４５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者らが検討を行ったところ、上記文献に記載の技術を用いた全固体電池は、レート特性とサイクル特性とを両立できない場合があることが判明した。
【０００６】
そこで本発明は、全固体電池において、レート特性とサイクル特性とを両立させうる手段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】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、全固体電池の正極活物質層において、固体電解質層に対向する面の表層に単粒子の正極活物質を配置し、正極集電体に対向する面の表層に多結晶の正極活物質を配置することにより、上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち本発明の一形態は、正極活物質を含有する正極活物質層が正極集電体の表面に配置されてなる正極と、負極と、前記正極および前記負極の間に介在し、固体電解質を含有する固体電解質層とを有する発電要素を備えた全固体電池に関する。そして、当該全固体電池は、前記正極活物質層において、前記固体電解質層と対向する面の表面から２０％の厚さまでの第１の表層に含まれる前記正極活物質の総体積に占める単粒子の総体積の割合である単粒子比率Ｒ
１
（体積％）が、前記正極集電体と対向する面の表面から２０％の厚さまでの第２の表層に含まれる前記正極活物質の総体積に占める単粒子の総体積の割合である単粒子比率Ｒ
２
（体積％）よりも大きい点を特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、レート特性とサイクル特性とを両立した全固体電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態である扁平積層型の全固体リチウム二次電池の外観を表した斜視図である。
図２は、図１に示す２－２線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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