特許ウォッチ

公開番号2025068634
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-30
出願番号2023178531
出願日2023-10-17
発明の名称全固体リチウム電池
出願人富士通商株式会社
代理人個人
主分類H01M 10/0525 20100101AFI20250422BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】カーボンナノウォール(CNWs)を負極とする全固体リチウム電池の開発
【解決手段】電解銅箔表面の酸化銅を取り除いた後カーボンナノウォールを成長させた負極4を固体電解質5、正極3と組み合わせて構成された全固体リチウム電池。カーボンナノウォール(CNWs)を電解銅箔に合成して負極として使用することにより、高い表面積と電気伝導性が結びつき、電解銅箔の負極の性能と効率向上に寄与することが期待される。具体的には、リチウムイオン電池や超キャパシタなどのエネルギー貯蔵デバイスにおいて、カーボンナノウォ-ル(CNWs)が高い反応表面積を提供し、効率的な電気化学反応を促進する役割を果たす可能である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
リチウム化合物からなる正極と基板表面に成長したカーボンナノウォールを負極とし、正極と負極の間に固体電解質を設けたことを特徴とする全固体リチウム電池。
続きを表示（約 170 文字）【請求項２】
負極、固体電解質、正極を積層して円筒型構造にした請求項1記載の全固体リチウム電池。
【請求項３】
基板が電解銅箔である請求項1記載の全固体リチウム電池。
【請求項４】
電解銅箔表面の酸化銅を取り除いた後、カーボンナノウォールを成長させて負極とする請求項3記載の全固体リチウム電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、全固体リチウム電池に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池は携帯電話やノートパソコンなどの電子機器から電動自動車まで幅広いアプリケーションで使用されている。しかし、誤った使用や劣化、熱などの要因が重なると、リチウムイオン電池が破裂や爆発する危険がある。適切な充電器を使用し、過充電や過放電を避けること、電池を過度に高温の場所に置かないこと、物理的な損傷を防ぐために慎重に取り扱うことが重要である。
【０００３】
全固体電池は液体電解質を使用しないため、液体漏れや熱暴走のリスクが低く、高いエネルギー密度を持ち、同じサイズの電池でより多くのエネルギーを保持でき、広い温度範囲で安定して動作することができるため、極端な気温条件下でも性能を維持しやすいである。充放電効率が高く、電気エネルギーのロスが少ないとされて、柔軟な形状や薄型化が比較的容易であり、設計の自由度が高いため、特定のアプリケーションにおいて軽量かつコンパクトなデバイスの実現が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開2008－239369号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
全固体リチウム電池は従来のリチウムイオン電池よりも高いエネルギー密度、安全性、およびサイクル寿命を提供する可能性がある次世代の電池技術であり、負極材料は電池の性能に大きな影響を与えるため、その構造は重要な研究領域である。
【０００６】
本発明者の研究によれば、カーボンナノウォール(CNWs)は、ナノ炭素材料の一種であり、その微細な構造と高比表面積は全固体電池の負極材料として有望である。ナノテクノロジーの一環として開発されたナノ炭素ベースの材料であり、グラフェンのような平面構造ではなく、立体的なウォール構造を持って、導電性が高く、様々な応用分野で活用されている。
【０００７】
液体電解質を使用するリチウムイオン電池では、液体の電解質は比較的自由に動きやすく、イオンが移動しやすい状態である。そのため、カーボンナノウォール(CNWs)間の隙間が150nmの距離でも、電解質中のリチウムイオンが比較的容易にイオン伝導体として働き、カーボンナノウォール(CNWs)へ移動できる。
【０００８】
これに対して、固体電解質を使用する全固体電池では、固体電解質は液体電解質に比べてイオンの移動が制限されている。固体電解質は一般的に液体電解質よりもイオン伝導性が低い傾向があり、固体電解質を介してイオンが移動する際には、より狭い隙間があるとイオンの移動が難しくなり、カーボンナノウォール(CNWs)間の隙間を1～2μmの距離に制限することは全固体電池として有利な条件である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑み、リチウム化合物からなる正極と基板表面に成長したカーボンナノウォールを負極とし、正極と負極の間に固体電解質を設けたことを特徴とする全固体リチウム電池を提案するものである。
【００１０】
ここで、リチウム化合物としては、例えばリチウムコバルト酸化物（LiCoO
2
）を使用することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許