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公開番号2025033277
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023138889
出願日2023-08-29
発明の名称二次電池用電極合材、全固体二次電池用電極、及び全固体二次電池
出願人日本電気硝子株式会社
代理人
主分類H01M 4/1397 20100101AFI20250306BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電子伝導性及びイオン伝導性を高いレベルで両立することができ、電池特性を効果的に向上させることができる、二次電池用電極合材を提供する。
【解決手段】正極活物質と、導電助剤とを含み、前記正極活物質が、(i)Cr、Fe、Mn、Co、Ni、Ti、及びNbからなる群より選択される少なくとも1種の遷移金属元素と、(ii)P、Si、及びBからなる群より選択される少なくとも1種の元素と、(iii)Oからなる元素とを含み、前記導電助剤が、シート状炭素を含む、二次電池用電極合材。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質と、導電助剤とを含み、
前記正極活物質が、（ｉ）Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、及びＮｂからなる群より選択される少なくとも１種の遷移金属元素と、（ｉｉ）Ｐ、Ｓｉ、及びＢからなる群より選択される少なくとも１種の元素と、（ｉｉｉ）Ｏからなる元素とを含み、
前記導電助剤が、シート状炭素を含む、二次電池用電極合材。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記導電助剤が、シート状炭素のみからなる、請求項１に記載の二次電池用電極合材。
【請求項３】
前記シート状炭素が、グラフェンを含む、請求項１又は２に記載の二次電池用電極合材。
【請求項４】
前記シート状炭素が、グラフェンのみからなる、請求項１又は２に記載の二次電池用電極合材。
【請求項５】
前記正極活物質が、一般式Ａ
ｘ
ＭＣ
ｙ
Ｏ
ｚ
（ＡはＬｉ及びＮａからなる群より選択される少なくとも１種であり、ＭはＣｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ及びＮｉからなる群より選択される少なくとも１種であり、ＣはＰ、Ｓｉ、及びＢからなる群より選択される少なくとも１種であり、０．２≦ｘ≦４．２であり、０．６５≦ｙ≦６．５であり、２．５≦ｚ≦２０である）で表される結晶を含む、請求項１又は２に記載の二次電池用電極合材。
【請求項６】
前記正極活物質が、さらにＮａを含む、請求項１又は２に記載の二次電池用電極合材。
【請求項７】
さらに、固体電解質を含む、請求項１又は２に記載の二次電池用電極合材。
【請求項８】
前記固体電解質が、β－アルミナ、β”－アルミナ、又はＮＡＳＩＣＯＮ型結晶を含む、請求項７に記載の二次電池用電極合材。
【請求項９】
質量％で、前記正極活物質３０％～９８％、固体電解質０．１％～６５％、及び前記導電助剤０．１％～３％を含有する、請求項１又は２に記載の二次電池用電極合材。
【請求項１０】
前記正極活物質に対する前記導電助剤の含有量の比（導電助剤／正極活物質）が、質量比で、０．００１以上、０．０５以下である、請求項１又は２に記載の二次電池用電極合材。
（【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】
本発明は、二次電池用電極合材、該二次電池用電極合材を用いた全固体二次電池用電極、及び該全固体二次電池用電極を用いた全固体二次電池に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、モバイル機器や電気自動車等に不可欠な、高容量で軽量な電源としての地位を確立している。しかし、現行のリチウムイオン二次電池には、電解質として可燃性の有機系電解液が主に用いられているため、発火等の危険性が懸念されている。この問題を解決する方法として、有機系電解液に代えて固体電解質を使用した全固体リチウムイオン二次電池の開発が進められている。また、リチウムは世界的な原材料の高騰等の問題が懸念されているため、全固体ナトリウムイオン二次電池の開発も進められている。
【０００３】
下記の特許文献１には、Ｎａ
ｘ
（Ｆｅ
１－ａ
Ｍ
ａ
）
ｙ
Ｐ
２
Ｏ
ｚ
（ＭはＣｒ、Ｍｎ、Ｃｏ及びＮｉからなる群より選ばれた少なくとも一種の遷移金属元素、１．２≦ｘ≦２．８、０．９５≦ｙ≦１．６、０≦ａ≦０．９、７≦ｚ≦８）で表される正極活物質と、ナトリウムイオン伝導性固体電解質と、導電性炭素とを含む蓄電デバイス用正極材料が開示されている。特許文献１では、導電性炭素として、電子伝導性が高いアセチレンブラックが好ましいと記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１６／０８４５７３号
【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、特許文献１の蓄電デバイス用正極材料においても、電子伝導性及びイオン伝導性を高いレベルで両立することが難しく、電池特性をなお十分に高めることが難しいという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、電子伝導性及びイオン伝導性を高いレベルで両立することができ、高レート時の電池特性を効果的に向上させることができる、二次電池用電極合材、該二次電池用電極合材を用いた全固体二次電池用電極、及び該全固体二次電池用電極を用いた全固体二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決することのできる二次電池用電極合材、全固体二次電池用電極、及び全固体二次電池の各態様について説明する。
【０００８】
本発明の態様１に係る二次電池用電極合材は、正極活物質と、導電助剤とを含み、前記正極活物質が、（ｉ）Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、及びＮｂからなる群より選択される少なくとも１種の遷移金属元素と、（ｉｉ）Ｐ、Ｓｉ、及びＢからなる群より選択される少なくとも１種の元素と、（ｉｉｉ）Ｏからなる元素とを含み、前記導電助剤が、シート状炭素を含むことを特徴としている。
【０００９】
態様２の二次電池用電極合材は、態様１において、前記導電助剤がシート状炭素のみからなることが好ましい。
【００１０】
態様３の二次電池用電極合材は、態様１又は態様２において、前記シート状炭素が、グラフェンを含むことが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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