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公開番号2025074171
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2025030079,2022129048
出願日2025-02-27,2022-08-12
発明の名称二次電池
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,個人
主分類H01M 10/052 20100101AFI20250502BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】析出型のリチウム負極を有する二次電池の抵抗を低減し、サイクル特性を改善する。
【解決手段】本開示の二次電池は、正極、固体電解質層、負極集電体、及び、充電によって前記固体電解質層と前記負極集電体との間に析出する負極活物質としての金属リチウム、を備え、前記固体電解質層と前記負極集電体との間に、Mg合剤層が存在し、前記固体電解質層が、第1固体電解質を含み、前記Mg合剤層が、Mgと第2固体電解質とを含み、前記第2固体電解質のヤング率が、前記第1固体電解質のヤング率よりも低いものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
二次電池であって、正極、固体電解質層、負極集電体、及び、充電によって前記固体電解質層と前記負極集電体との間に析出する負極活物質としての金属リチウム、を備え、
前記固体電解質層と前記負極集電体との間に、Ｍｇ合剤層が存在し、
前記固体電解質層が、第１固体電解質を含み、
前記Ｍｇ合剤層が、Ｍｇと第２固体電解質とを含み、
前記第２固体電解質のヤング率が、前記第１固体電解質のヤング率よりも低い、
二次電池。
続きを表示（約 420 文字）【請求項２】
前記第２固体電解質のヤング率が、１ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下である、
請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記第１固体電解質が、硫化物固体電解質である、
請求項１に記載の二次電池。
【請求項４】
前記第２固体電解質が、Ｌｉを含む錯体水素化物である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項５】
前記Ｍｇ合剤層と前記負極集電体との間に、保護層が存在し、
前記保護層が、Ｍｇを含み、且つ、電解質を含まない、
請求項１～３のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記正極が、正極活物質としてのリチウム含有酸化物を含む、
請求項１～３のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項７】
前記負極集電体が、ステンレス鋼を含む、
請求項１～３のいずれか１項に記載の二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は二次電池を開示する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、全固体電池であって、正極、固体電解質層、負極集電体、及び、充電によって前記電解質層と前記負極集電体との間に析出する負極活物質としての金属リチウム、を備えるものが開示されている。特許文献１においては、前記固体電解質層と前記負極集電体との間に金属Ｍｇ層が配置されることで、充電時に、前記金属リチウムとしてのＬｉ－Ｍｇ合金が析出し得る。また、特許文献２には、正極、固体電解質層、保護層、及び、負極を備え、負極が金属リチウムを含み、保護層が所定のＬｉ複合酸化物を含むものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１８４５１３号公報
特開２０２０－１８４４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
析出型の金属リチウム負極を備える二次電池は、抵抗及びサイクル特性に関して改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願は上記課題を解決するための手段として、以下の複数の態様を開示する。
＜態様１＞
二次電池であって、正極、固体電解質層、負極集電体、及び、充電によって前記固体電解質層と前記負極集電体との間に析出する負極活物質としての金属リチウム、を備え、
前記固体電解質層と前記負極集電体との間に、Ｍｇ合剤層が存在し、
前記固体電解質層が、第１固体電解質を含み、
前記Ｍｇ合剤層が、Ｍｇと第２固体電解質とを含み、
前記第２固体電解質のヤング率が、前記第１固体電解質のヤング率よりも低い、
二次電池。
＜態様２＞
前記第２固体電解質のヤング率が、１ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下である、
態様１の二次電池。
＜態様３＞
前記第１固体電解質が、硫化物固体電解質である、
態様１又は２の二次電池。
＜態様４＞
前記第２固体電解質が、Ｌｉを含む錯体水素化物である、
態様１～３のいずれかの二次電池。
＜態様５＞
前記Ｍｇ合剤層と前記負極集電体との間に、保護層が存在し、
前記保護層が、Ｍｇを含み、且つ、電解質を含まない、
態様１～４のいずれかの二次電池。
＜態様６＞
前記正極が、正極活物質としてのリチウム含有酸化物を含む、
態様１～５のいずれかの二次電池。
＜態様７＞
前記負極集電体が、ステンレス鋼を含む、
態様１～６のいずれかの二次電池。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の二次電池は、析出型の金属リチウム負極を備えつつも、低い抵抗、及び、優れたサイクル特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
二次電池１００について、充電後及び放電後の各々の構成の一例を概略的に示している。
二次電池１００について、充電後及び放電後の各々の構成の一例を概略的に示している。
二次電池１００の製造方法の流れの一例を概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
１．二次電池
以下、図面を参照しつつ実施形態に係る二次電池について説明するが、本開示の技術は以下の実施形態に限定されるものではない。図１に一実施形態に係る二次電池１００の構成を示す。図１に示されるように、二次電池１００は、正極１０、固体電解質層２０、負極集電体３１、及び、充電によって前記固体電解質層２０と前記負極集電体３１との間に析出する負極活物質としての金属リチウム３２、を備える。前記固体電解質層２０と前記負極集電体３１との間には、Ｍｇ合剤層３３が存在する。前記固体電解質層２０は、第１固体電解質を含み、前記Ｍｇ合剤層３３は、Ｍｇと第２固体電解質とを含む。前記第２固体電解質のヤング率は、前記第１固体電解質のヤング率よりも低い。
【０００９】
１．１正極
正極１０は少なくとも正極活物質を含む。二次電池１００の充電時には、当該正極活物質から放出されたリチウムイオンが、固体電解質層２０を介して固体電解質層２０と負極集電体３１との間に到達し、電子を受け取って金属リチウム３２として析出する。また、電池の放電時には、固体電解質層２０と負極集電体３１との間の金属リチウム３２が溶解（イオン化）して、正極１０へと戻される。正極１０の形態は、二次電池の正極として公知の形態のいずれであってもよい。例えば、図１に示されるように、正極１０は、正極集電体１１と正極活物質層１２とを備えるものであってもよい。
【００１０】
１．１．１正極集電体
正極集電体１１は、二次電池の正極集電体として機能し得るものをいずれも採用可能である。正極集電体１１は、金属箔又は金属メッシュであってもよい。特に、金属箔が取扱い性等に優れる。正極集電体１１は、複数枚の金属箔からなっていてもよい。正極集電体１１を構成する金属としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、ステンレス鋼等が挙げられる。特に、酸化耐性を確保する観点から、正極集電体１１がＡｌを含むものであってもよい。正極集電体１１は、その表面に、抵抗を調整すること等を目的として、何らかのコート層を有していてもよい。また、正極集電体１１が複数枚の金属箔からなる場合、当該複数枚の金属箔間に何らかの層を有していてもよい。正極集電体１１の厚みは特に限定されるものではない。例えば、０．１μｍ以上又は１μｍ以上であってもよく、１ｍｍ以下又は１００μｍ以下であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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