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公開番号2025075069
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-14
出願番号2025025096,2022017062
出願日2025-02-19,2022-02-07
発明の名称全固体電池及び全固体電池の製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 10/0585 20100101AFI20250507BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】充放電による膨張を抑制することができる全固体電池を提供する。
【解決手段】正極集電体の少なくとも一方の表面に、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体がこの順で積層されており、前記負極活物質層は負極活物質を含有し、前記負極活物質がSi又はSi合金であり、前記固体電解質層の充填率が95%以上であって、前記負極活物質層の充填率は、前記固体電解質層の充填率に対する割合が、40%以上68%以下である、全固体電池。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極集電体の少なくとも一方の表面に、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体がこの順で積層されており、
前記負極活物質層は負極活物質を含有し、
前記負極活物質がＳｉ又はＳｉ合金であ
り、
前記固体電解質層の充填率が９５％以上であって、
前記負極活物質層の充填率は、前記固体電解質層の充填率に対する割合が、４０％以上６８％以下である、
全固体電池。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
前記負極活物質層の充填率は、前記固体電解質層の充填率に対する割合が、４０％以上５７％以下である、
請求項１に記載の全固体電池。
【請求項３】
前記負極活物質層の充填率は、前記固体電解質層の充填率に対する割合が、４０％以上４７％以下である、
請求項１に記載の全固体電池。
【請求項４】
前記負極活物質層は、バインダを含む、
請求項１～３のいずれか１項に記載の全固体電池。
【請求項５】
負極活物質層及び負極集電体を積層し、負極を得る負極作製工程と、
正極集電体の少なくとも一方の表面に正極活物質層及び固体電解質層をこの順で積層し、正極－固体電解質層積層体を得る正極－固体電解質層積層体作製工程と、
前記固体電解質層の表面に前記負極活物質層が配置されるように、前記正極－固体電解質層積層体と前記負極とを積層する積層工程と、を備え、
前記負極活物質層は負極活物質を含有し、
前記負極活物質がＳｉ又はＳｉ合金であ
り、
前記固体電解質層の充填率が９５％以上であって、
前記負極活物質層の充填率は、前記固体電解質層の充填率に対する割合が、４０％以上６８％以下である、
全固体電池の製造方法。
【請求項６】
前記負極活物質層の充填率は、前記固体電解質層の充填率に対する割合が、４０％以上５７％以下である、
請求項
５
に記載の全固体電池の製造方法。
【請求項７】
前記負極活物質層の充填率は、前記固体電解質層の充填率に対する割合が、４０％以上４７％以下である、
請求項
５
に記載の全固体電池の製造方法。
【請求項８】
前記負極活物質層は、バインダを含む、
請求項
５
～
７
のいずれか１項に記載の全固体電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は全固体電池及び全固体電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
非水電解質を含むリチウムイオン二次電池は高電圧、高容量を有しており、携帯電話やラップトップ等の電子機器や電気自動車の電源として幅広く用いられている。一方で、非水電解質は可燃性であるため、非水電解質を含むリチウムイオン二次電池は安全性に懸念があった。そのため、安全性の向上ために、不燃性の固体電解質を含む全固体電池の開発も進められている。
【０００３】
特許文献１は、負極集電体層、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、及び正極集電体層をこの順に備える全固体リチウムイオン二次電池であって、負極活物質層が、ケイ素及びスズから選択される少なくとも１種を含む合金系材料を含有し、固体電解質層について、所定の数式によって算出される充填率が８５％以下であり、負極集電体層の引張試験における伸び率が７．０％以上であり、かつ、正極集電体層の引張試験における伸び率が４．０％以上であることを特徴とする、全固体リチウムイオン二次電池を開示している。
【０００４】
特許文献２は、正極、負極、ポリマー層およびリチウムイオン透過性絶縁層を含み、ポリマー層は負極活物質層の表面に形成され、第１ポリマーと第１無機酸化物粒子とを含有し、リチウムイオン透過性絶縁層は、正極と負極との間に介在するように配置されるリチウムイオン二次電池を開示している。
【０００５】
特許文献３は負極箔、負極層、固体電解質層および正極層がこの順で積層され、正極層の面積に比べて、固体電解質層および負極層の面積が大きい全固体電池であって、負極層の充填率が８０％以上であり、固体電解質層の充填率が７０％以上であり、正極層の充填率が７５％以上であり、平面視上、正極層の外周部の全てにおいて、固体電解質層が突出している、全固体電池を開示している。
【０００６】
特許文献４は黒鉛粒子と、イオン伝導性の固体電解質粒子とを含む負極合材層を備え、黒鉛粒子は、３．５ｍ
２
／ｇ以上の比表面積を有し、負極合材層中の黒鉛粒子の含有量は、７０質量％以上９０質量％以下である、全固体電池用負極を開示している。また、同文献には、負極活物質層の充填率が９５％以上でもよいことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１８－４５７７９号公報
特開２０１０－２５０９６８号公報
特開２０１９－１６０５１６号公報
特開２０１９－１６４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以前より、充放電による負極活物質層の体積変化による電池の膨張が問題となっていた。膨張した電池の内部では電極の割れや剥離が生じている虞があり、サイクル特性の低下が懸念されるためである。特許文献１では、固体電解質層の充填率等を調整することにより、電池の膨張を抑制している。特許文献２では、所定のポリマー層を備えることにより、電池の膨張を抑制している。特許文献３では、負極層、正極層、及び固体電解質層のそれぞれの充填率を調整することにより、電池の膨張を抑制している。
【０００９】
近年、負極の高容量化する開発が行われている。負極が高容量化すると充放電による負極活物質層の体積変化がより大きくなるため、電池の膨張も顕著になる。従って、電池の膨張をより抑制する技術が望まれている。
【００１０】
そこで、本開示の主な目的は、上記実情を鑑み、充放電による膨張を抑制することができる全固体電池及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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