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公開番号2025066318
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-23
出願番号2023175817
出願日2023-10-11
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
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H01M 10/052 20100101AFI20250416BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】カルボン酸エステルの使用に伴う、保存特性の低下を軽減すること。
【解決手段】リチウムイオン電池は、正極、負極、および電解液を含む。正極は、正極合材を含む。正極合材は、正極活物質およびLi₃PO₄を含む。電解液は、リチウム塩および溶媒を含む。溶媒は、体積分率で20%以上のカルボン酸エステルを含む。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
正極、負極、および電解液を含み、
前記正極は、正極合材を含み、
前記正極合材は、正極活物質およびＬｉ
3
ＰＯ
4
を含み、
前記電解液は、リチウム塩および溶媒を含み、かつ、
前記溶媒は、体積分率で２０％以上のカルボン酸エステルを含む、
リチウムイオン電池。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
完全充電時、前記正極が４．５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
+
）以下の電位を有するように構成されている、
請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項３】
前記カルボン酸エステルは、メチルプロピオネートおよびメチルアセテートからなる群より選択される少なくとも１種である、
請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン電池。
【請求項４】
前記正極活物質およびＬｉ
3
ＰＯ
4
の合計に対する、Ｌｉ
3
ＰＯ
4
の質量分率は、１から１０％であり、かつ、
前記溶媒は、体積分率で２０から７０％の前記カルボン酸エステルを含む、
請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン電池。
【請求項５】
正極、負極、および電解液を含み、
前記正極は、正極合材を含み、
前記正極合材は、正極活物質およびＬｉ
3
ＰＯ
4
を含み、
前記正極活物質およびＬｉ
3
ＰＯ
4
の合計に対する、Ｌｉ
3
ＰＯ
4
の質量分率は、１から１０％であり、
前記電解液は、リチウム塩および溶媒を含み、
前記溶媒は、体積分率で２０から７０％のカルボン酸エステルを含み、かつ、
完全充電時、前記正極が４．５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
+
）以下の電位を有するように構成されている、
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 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特開２０１９－０５０１５５号公報（特許文献１）は、エステル類を含み得る電解液を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－０５０１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般にリチウムイオン電池（以下「電池」と略記され得る。）の電解液は、カーボネートを溶媒として含む。カルボン酸エステル（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃａｃｉｄｅｓｔｅｒ，ＣＡＥ）は、カーボネートに比して低い粘度を有し得る。カーボネートの一部がＣＡＥで置換されることにより、例えば、入出力特性の向上が期待される。ただし、ＣＡＥの使用により、保存特性が低下する傾向がある。そのため従来、溶媒中のＣＡＥの体積分率を高めることは困難であった。
【０００５】
本開示の目的は、カルボン酸エステルの使用に伴う、保存特性の低下を軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１．本開示の一局面におけるリチウムイオン電池は、次の構成を備える。リチウムイオン電池は、正極、負極、および電解液を含む。正極は、正極合材を含む。正極合材は、正極活物質およびＬｉ
3
ＰＯ
4
を含む。電解液は、リチウム塩および溶媒を含む。溶媒は、体積分率で２０％以上のカルボン酸エステルを含む。
【０００７】
通常、電解液におけるＣＡＥの体積分率が増加する程、保存特性が低下する傾向がある。ＣＡＥは、カーボネートに比して、酸化分解電位が低い傾向がある。正極においてＣＡＥの分解量が増加することにより、保存特性の低下が促進されていると考えられる。
【０００８】
本開示の新知見によると、正極合材にＬｉ
3
ＰＯ
4
が添加されており、かつ、電解液におけるＣＡＥの体積分率が２０％以上であることにより、ＣＡＥの増加に伴う、保存特性の低下が軽減されることが期待される。酸化分解しやすいＣＡＥが特定量以上であることにより、正極活物質の表面において、ＣＡＥとＬｉ
3
ＰＯ
4
との反応が促進され得る。当該反応により、安定な保護皮膜が速やかに形成されると考えられる。保護皮膜の形成後、ＣＡＥの酸化分解が軽減されることが期待される。すなわち、保存特性の低下が軽減されることが期待される。
【０００９】
２．上記「１」に記載のリチウムイオン電池は、例えば、次の構成を備えていてもよい。完全充電時、正極が４．５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
+
）以下の電位を有するように構成されている。
【００１０】
従来、Ｌｉ
3
ＰＯ
4
による保護皮膜は、４．５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
+
）を超える高電位において、形成されることが確認されている。本開示の新知見によると、ＣＡＥの体積分率が２０％以上であることにより、４．５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
+
）以下の正極電位において、安定な保護皮膜が形成され得る。これにより、保存特性の低下がいっそう軽減されることが期待される。
（【００１１】以降は省略されています）

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