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公開番号
2025063360
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2025-04-16
出願番号
2023172458
出願日
2023-10-04
発明の名称
全固体電池
出願人
TDK株式会社
代理人
個人
,
個人
,
個人
主分類
H01M
50/48 20210101AFI20250409BHJP(基本的電気素子)
要約
【課題】高温多湿環境下でのサイクル寿命に優れ、外装体内の水分や酸性ガスによる電池コアの特性劣化を抑制することを可能とした全固体電池を提供する。
【解決手段】正極4と負極5との間に固体電解質層6が配置された電池コア2と、電池コア2を内部に収容した状態で封止された外装体3とを備え、外装体3内の空隙部分に、ハライド系固体電解質と、ハイドロタルサイトとを含む粉体11が配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲
【請求項1】
正極と負極との間に固体電解質層が配置された電池コアと、
前記電池コアを内部に収容した状態で封止された外装体とを備え、
前記外装体内の空隙部分に、ハライド系固体電解質を含む粉体が配置されていることを特徴とする全固体電池。
続きを表示(約 1,400 文字)
【請求項2】
前記粉体は、ハイドロタルサイトを含むことを特徴とする請求項1に記載の全固体電池。
【請求項3】
前記正極と、前記負極と、前記固体電解質層とのうち、少なくとも1つがハライド系固体電解質を含むことを特徴とする請求項1に記載の全固体電池。
【請求項4】
前記正極は、ハライド系固体電解質を含むことを特徴とする請求項3に記載の全固体電池。
【請求項5】
前記電池コアの質量に対する前記粉体の質量の割合が、0.1~10%であることを特徴とする請求項1に記載の全固体電池。
【請求項6】
前記粉体に含まれる前記ハライド系固体電解質の比表面積が、0.1m
2
/g以上、400m
2
/g以下であることを特徴とする請求項1に記載の全固体電池。
【請求項7】
前記粉体が前記電池コアの周囲にある空隙部分に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の全固体電池。
【請求項8】
前記空隙部分に対する前記粉体の占める割合が、0.5体積%以上、60体積%以下であることを特徴とする請求項7に記載の全固体電池。
【請求項9】
前記空隙部分に配置される前記粉体の嵩密度が、0.1~1.0g/mLであることを特徴とする請求項7に記載の全固体電池。
【請求項10】
前記ハライド系固体電解質は、下記式(1)で表される組成物からなることを特徴とする請求項1,3,4の何れか一項に記載の全固体電池。
AaEbGcXd …(1)
(上記式(1)中において、AはLi、K、Naからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。EはAl、Sc、Y、Zr、Hf、ランタノイドからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。GはOH、BO
2
、BO
3
、BO
4
、B
3
O
6
、B
4
O
7
、CO
3
、NO
3
、AlO
2
、SiO
3
、SiO
4
、Si
2
O
7
、Si
3
O
9
、Si
4
O
11
、Si
6
O
18
、PO
3
、PO
4
、P
2
O
7
、P
3
O
10
、SO
3
、SO
4
、SO
5
、S
2
O
3
、S
2
O
4
、S
2
O
5
、S
2
O
6
、S
2
O
7
、S
2
O
8
、BF
4
、PF
6
、BOB、(COO)
2
、N、AlCl
4
、CF
3
SO
3
、CH
3
(【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、全固体電池に関する。
続きを表示(約 2,500 文字)
【背景技術】
【0002】
従来、全固体電池に用いられる固体電解質としては、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質、水素化物系固体電解質などがある。また、近年では、Li
2
ZrCl
6
、Li
3
YCl
6
等のハライド系固体電解質の開発も進められている。
【0003】
一方、上述した固体電解質を電池コアに用いた全固体電池では、固体電解質と水分との反応によって、内部抵抗の増大や容量低下といった電池コアの特性劣化という課題がある。
【0004】
このような課題に対して、正極と負極との間に固体電解質層が配置された電極積層体(電池コア)を外装体の内部に封止した全固体電池において、外装体内の隙間部分に、乾燥剤と樹脂とを含む組成物(下記特許文献1を参照。)や、硫化物系固体電解質の粒子(下記特許文献2を参照。)などの吸湿剤を配置することが提案されている。
【0005】
上述した全固体電池では、外装体内の隙間部分に配置された吸湿剤が外装体内の水分を吸収することで、外装体内に侵入する水分による電池コアの特性劣化を抑制することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2023-037971号公報
特開2023-038432号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上述した従来の全固体電池では、固体電解質として塩素を含むハライド系固体電解質を用いた場合、充放電サイクルの際に酸性ガスが発生し、電池コアを封止する外装体が腐食する可能性がある。また、酸性ガスの発生により、外装体の腐食が進行すると、電池容量の減少や、電池の短寿命化につながる。
【0008】
また、従来の全固体電池では、高温多湿環境下での連続使用を想定しておらず、外装体内に侵入する水分を吸収(吸湿)するだけでなく、充放電サイクルの際に発生する酸性ガスへの対策も必要となっている。
【0009】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、高温多湿環境下でのサイクル寿命に優れ、外装体内の水分や酸性ガスによる電池コアの特性劣化を抑制することを可能とした全固体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】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔1〕 正極と負極との間に固体電解質層が配置された電池コアと、
前記電池コアを内部に収容した状態で封止された外装体とを備え、
前記外装体内の空隙部分に、ハライド系固体電解質を含む粉体が配置されていることを特徴とする全固体電池。
〔2〕 前記粉体は、ハイドロタルサイトを含むことを特徴とする前記〔1〕に記載の全固体電池。
〔3〕 前記正極と、前記負極と、前記固体電解質層とのうち、少なくとも1つがハライド系固体電解質を含むことを特徴とする前記〔1〕に記載の全固体電池。
〔4〕 前記正極は、ハライド系固体電解質を含むことを特徴とする前記〔3〕に記載の全固体電池。
〔5〕 前記電池コアの質量に対する前記粉体の質量の割合が、0.1~10%であることを特徴とする前記〔1〕に記載の全固体電池。
〔6〕 前記粉体に含まれる前記ハライド系固体電解質の比表面積が、0.1m
2
/g以上であることを特徴とする前記〔1〕に記載の全固体電池。
前記粉体に含まれる前記ハライド系固体電解質の比表面積が、0.1m
2
/g以上、400m
2
/g以下であることを特徴とする請求項1に記載の全固体電池。
〔7〕 前記粉体が前記電池コアの周囲にある空隙部分に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の全固体電池。
〔8〕 前記空隙部分に対する前記粉体の占める割合が、0.5体積%以上、60体積%以下であることを特徴とする前記〔7〕に記載の全固体電池。
〔9〕 前記空隙部分に配置される前記粉体の嵩密度が、0.1~1.0g/mLであることを特徴とする前記〔7〕に記載の全固体電池。
〔10〕 前記ハライド系固体電解質は、下記式(1)で表される組成物からなることを特徴とする前記〔1〕,〔3〕,〔4〕の何れか一項に記載の全固体電池。
AaEbGcXd …(1)
(上記式(1)中において、AはLi、K、Naからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。EはAl、Sc、Y、Zr、Hf、ランタノイドからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。GはOH、BO
2
、BO
3
、BO
4
、B
3
O
6
、B
4
O
7
、CO
3
、NO
3
、AlO
2
、SiO
3
、SiO
4
、Si
2
O
7
、Si
3
O
9
、Si
4
O
11
、Si
6
O
18
、PO
3
、PO
4
、P
2
O
7
、P
3
O
10
、SO
3
、SO
4
、SO
5
、S
2
O
3
、S
2
【発明の効果】
(【0011】以降は省略されています)
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