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公開番号2025034751
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023141334
出願日2023-08-31
発明の名称リチウムイオン電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/134 20100101AFI20250306BHJP(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シリコンクラスレート電極活物質を含むリチウムイオン電池を提供する。
【解決手段】本開示のリチウムイオン電池は、電極活物質層を有する。電極活物質層の厚さは、55μm以下である。電極活物質層は、シリコンクラスレート電極活物質を含む。本開示のリチウムイオン電池は、下記の関係式を満たす:
(前記電極活物質層の厚さ(μm))²×(前記シリコンクラスレート電極活物質の充電量(mAh/g))≦2,000,000 … (A)。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電極活物質層を有し、
前記電極活物質層の厚さが、５５μｍ以下であり、
前記電極活物質層が、シリコンクラスレート電極活物質を含み、かつ
下記の関係式を満たす、
リチウムイオン電池：
（前記電極活物質層の厚さ（μｍ））
２
×（前記シリコンクラスレート電極活物質の充電量（ｍＡｈ／ｇ））≦２，０００，０００ … （Ａ）。
続きを表示（約 140 文字）【請求項２】
前記電極活物質層の厚さが、３５μｍ以下である、請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項３】
前記シリコンクラスレート電極活物質の充電量が、７００ｍＡｈ／ｇ以上３，５００ｍＡｈ／ｇ以下である、請求項１又は２に記載の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、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、一次粒子の内部に空隙を有し、細孔直径が１００ｎｍ以下である空隙の空隙量が、０．０５ｃｃ／ｇ以上、０．１５ｃｃ／ｇ以下である、シリコンクラスレート電極活物質を開示している。
【０００５】
特許文献２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】
【０００６】
特開２０２１－１５８００４号公報
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】
【０００７】
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。
【０００８】
本開示は、充電時の膨張が小さいシリコンクラスレート電極活物質を含む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】
【０００９】
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〉
電極活物質層を有し、
前記電極活物質層の厚さが、５５μｍ以下であり、
前記電極活物質層が、シリコンクラスレート電極活物質を含み、かつ
下記の関係式を満たす、
リチウムイオン電池：
（前記電極活物質層の厚さ（μｍ））
２
×（前記シリコンクラスレート電極活物質の充電量（ｍＡｈ／ｇ））≦２，０００，０００ … （Ａ）。
〈態様２〉
前記電極活物質層の厚さが、３５μｍ以下である、態様１に記載のリチウムイオン電池。
〈態様３〉
前記シリコンクラスレート電極活物質の充電量が、７００ｍＡｈ／ｇ以上３，５００ｍＡｈ／ｇ以下である、態様１又は２に記載のリチウムイオン電池。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、充電時の膨張が小さいシリコンクラスレート電極活物質を含むリチウムイオン電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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