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公開番号2025019663
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-07
出願番号2023123392
出願日2023-07-28
発明の名称電極合材、リチウムイオン電池、及びリチウムイオン電池の製造方法
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 20060101AFI20250131BHJP(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合材、そのような電極合材を有するリチウムイオン電池、及びそのようなリチウムイオン電池の製造方法を提供する。
【解決手段】本開示の電極合材は、シリコンクラスレート粒子、及びアモルファスシリコン粒子を含み、かつ下記関係式を満たす:0atom%<アモルファスシリコン粒子のシリコンの原子数/(アモルファスシリコン粒子のシリコンの原子数+シリコンクラスレート粒子のシリコンの原子数)<50atom%。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。また、リチウムイオン電池を製造する本開示の方法は、電極活物質層を形成することを含み、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】
シリコンクラスレート粒子、及びアモルファスシリコン粒子を含み、かつ下記関係式を満たす、電極合材：
０ａｔｏｍ％＜前記アモルファスシリコン粒子のシリコンの原子数／（前記アモルファスシリコン粒子のシリコンの原子数＋前記シリコンクラスレート粒子のシリコンの原子数）＜５０ａｔｏｍ％。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
下記関係式を満たす、請求項１に記載の電極合材：
０ａｔｏｍ％＜前記アモルファスシリコン粒子のシリコンの原子数／（前記アモルファスシリコン粒子のシリコンの原子数＋前記シリコンクラスレート粒子のシリコンの原子数）≦３０ａｔｏｍ％。
【請求項３】
前記アモルファスシリコン粒子が、多孔質アモルファスシリコン粒子である、請求項１に記載の電極合材。
【請求項４】
電極活物質層を有し、かつ
前記電極活物質層が、請求項１～３のいずれか一項に記載の電極合材を含有している、
リチウムイオン電池。
【請求項５】
電極活物質層を形成することを含み、かつ
前記電極活物質層が、請求項１～３のいずれか一項に記載の電極合材を含有している、
リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項６】
下記の工程を含む方法によって、前記電極活物質層を形成することを含む、請求項５に記載の方法：
請求項１～３のいずれか一項に記載の電極合材及び分散媒を含有している電極合材スラリーを提供すること、及び
前記電極合材スラリーを基材に塗布し、そして前記分散媒を乾燥除去して、前記電極活物質層を形成すること。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電極合材、リチウムイオン電池、及びリチウムイオン電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 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合材、そのような電極合材を有するリチウムイオン電池、及びそのようなリチウムイオン電池の製造方法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〉
シリコンクラスレート粒子、及びアモルファスシリコン粒子を含み、かつ下記関係式を満たす、電極合材：
０ａｔｏｍ％＜前記アモルファスシリコン粒子のシリコンの原子数／（前記アモルファスシリコン粒子のシリコンの原子数＋前記シリコンクラスレート粒子のシリコンの原子数）＜５０ａｔｏｍ％。
〈態様２〉
下記関係式を満たす、態様１に記載の電極合材：
０ａｔｏｍ％＜前記アモルファスシリコン粒子のシリコンの原子数／（前記アモルファスシリコン粒子のシリコンの原子数＋前記シリコンクラスレート粒子のシリコンの原子数）≦３０ａｔｏｍ％。
〈態様３〉
前記アモルファスシリコン粒子が、多孔質アモルファスシリコン粒子である、態様１又は２に記載の電極合材。
〈態様４〉
電極活物質層を有し、かつ
前記電極活物質層が、態様１～３のいずれか一項に記載の電極合材を含有している、
リチウムイオン電池。
〈態様５〉
電極活物質層を形成することを含み、かつ
前記電極活物質層が、態様１～３のいずれか一項に記載の電極合材を含有している、
リチウムイオン電池の製造方法。
〈態様６〉
下記の工程を含む方法によって、前記電極活物質層を形成することを含む、態様５に記載の方法：
態様１～３のいずれか一項に記載の電極合材及び分散媒を含有している電極合材スラリーを提供すること、及び
前記電極合材スラリーを基材に塗布し、そして前記分散媒を乾燥除去して、前記電極活物質層を形成すること。
【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合材、そのような電極合材を有するリチウムイオン電池、及びそのようなリチウムイオン電池の製造方法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）

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