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公開番号2025087119
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-10
出願番号2023201548
出願日2023-11-29
発明の名称非水電解質二次電池および製造方法
出願人プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H01M 10/052 20100101AFI20250603BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】内部抵抗の上昇が抑制され、および良好な溶断性を備える非水電解質二次電池および非水電解質二次電池の製造方法を提供すること。
【解決手段】正極活物質層は、式(1)により表される正極活物質を含み、負極活物質層の比表面積をSとし、負極活物質層中に含まれるホウ素の平均ホウ素含有量をM1(質量%)、負極活物質層の中央部分のホウ素含有量をM2(質量%)としたとき、関係式(a)および(b)を満たす、非水電解質二次電池。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電極体と電解液とを含み、
前記電極体は、正極板と負極板とを含み、
前記正極板は、正極活物質層を含み、
前記負極板は、負極活物質層を含み、
前記正極活物質層は、式（１）：
Ｌｉ
（１＋ｘ）
Ｎｉ
ｙ
Ｔｉ
ｚ
Ｍｅ
（１－ｙ－ｚ）
Ｏ
２
［式（１）中、
Ｍｅは、Ｍｎ、ＣｏおよびＡｌからなる群から選択される２種以上を含み、
０＜ｘ＜０．１、０．８＜ｙ＜０．８５、０≦ｚ＜０．０３の関係を満たす］
により表される正極活物質を含み、
前記負極活物質層は、負極活物質を含み、
前記負極活物質層の比表面積をＳとし、前記負極活物質層中に含まれるホウ素の平均ホウ素含有量をＭ１（質量％）、前記負極活物質層の中央部分のホウ素含有量をＭ２（質量％）としたとき、下記関係式：
（ａ）Ｍ１／Ｓ≦０．１
（ｂ）Ｍ２≧０．０５
を満たす、非水電解質二次電池。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記電極体は、全対向面積が３ｍ
２
以上であり、
前記負極板における一つの連続した負極活物質層の平面視における形状の短辺側の長さが８０ｍｍ以上４００ｍｍ以下である、請求項１に記載の非水電解質二次電池。
【請求項３】
下記関係式：
（ｃ）２≦Ｓ≦４
をさらに満たす、請求項１に記載の非水電解質二次電池。
【請求項４】
前記負極活物質中の黒鉛含有量は９９質量％以上である、請求項１に記載の非水電解質二次電池。
【請求項５】
非水電解質二次電池の製造方法であって、
電極体を外装体に挿入する工程、
電解液を注液する工程、および
活性化工程を含み、
前記電極体は、正極板と負極板とを含み、
前記正極板は、正極活物質層を含み、
前記負極板は、負極活物質層を含み、
前記正極活物質層は、式（１）：
Ｌｉ
（１＋ｘ）
Ｎｉ
ｙ
Ｔｉ
ｚ
Ｍｅ
（１－ｙ－ｚ）
Ｏ
２
［式（１）中、
Ｍｅは、Ｍｎ、ＣｏおよびＡｌからなる群から選択される２種以上を含み、
０＜ｘ＜０．１、０．８＜ｙ＜０．８５、０≦ｚ＜０．０３の関係を満たす］
により表される正極活物質を含み、
前記負極活物質層は、負極活物質を含み、
前記負極活物質層の比表面積をＳとし、前記負極活物質層中に含まれるホウ素の平均ホウ素含有量をＭ１（質量％）、前記負極活物質層の中央部分のホウ素含有量をＭ２（質量％）としたとき、下記関係式：
（ａ）Ｍ１／Ｓ≦０．１
（ｂ）Ｍ２≧０．０５
を満たす、非水電解質二次電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、非水電解質二次電池に関し、さらには非水電解質二次電池の製造方法にも関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特開２０２２－１１２２０７号公報（特許文献１）には、ニッケル含有量の高いリチウム複合酸化物を正極活物質層に用いた非水電解質二次電池が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１１２２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ニッケル含有量の高いリチウム複合酸化物を正極活物質層に用いた場合、非水電解質二次電池（以下、電池ともいう）の高容量化が可能となる。しかしながら、導電性異物が電池内に混入した場合、下記ステップ（１）～（３）により正極板と電解液との反応熱が生じ易くなる傾向にあることが分かった。
（１）導電性異物を介して電流（短絡電流）が流れて発熱が生じる。
（２）上記（１）の発熱に伴い、負極板と電解液とが反応して発熱が生じる。
（３）正極と電解液とが反応して発熱が生じる。
また、電池サイズが比較的大きい場合、短絡電流が増加し、その結果、正極板と電解液との反応熱が生じ易くなる傾向となる。
【０００５】
正極板と電解液との反応熱を抑制するために、正極基材（金属箔等）が溶け広がることにより短絡電流を遮断する溶断性能の向上が求められている。短絡の発生から溶断の発生までの時間が短い程、溶断性能は良好である。溶断性は、正極活物質表面に電解液による被膜が形成されると向上し易くなるものの、電池の内部抵抗が上昇し、その結果、出力特性が低下し易くなる傾向にある。
【０００６】
本開示の目的は、内部抵抗の上昇が抑制され、および良好な溶断性を備える非水電解質二次電池および非水電解質二次電池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】
【０００７】
本発明は、以下の非水電解質二次電池および非水電解質二次電池の製造方法を提供する。
［１］電極体と電解液とを含み、
前記電極体は、正極板と負極板とを含み、
前記正極板は、正極活物質層を含み、
前記負極板は、負極活物質層を含み、
前記正極活物質層は、式（１）：
Ｌｉ
（１＋ｘ）
Ｎｉ
ｙ
Ｔｉ
ｚ
Ｍｅ
（１－ｙ－ｚ）
Ｏ
２
［式（１）中、
Ｍｅは、Ｍｎ、ＣｏおよびＡｌからなる群から選択される２種以上を含み、
０＜ｘ＜０．１、０．８＜ｙ＜０．８５、０≦ｚ＜０．０３の関係を満たす］
により表される正極活物質を含み、
前記負極活物質層は、負極活物質を含み、
前記負極活物質層の比表面積をＳとし、前記負極活物質層中に含まれるホウ素の平均ホウ素含有量をＭ１（質量％）、前記負極活物質層の中央部分のホウ素含有量をＭ２（質量％）としたとき、下記関係式：
（ａ）Ｍ１／Ｓ≦０．１
（ｂ）Ｍ２≧０．０５
を満たす、非水電解質二次電池。
［２］前記電極体は、全対向面積が３ｍ
２
以上であり、
前記負極板における一つの連続した負極活物質層の平面視における形状の短辺側の長さが８０ｍｍ以上４００ｍｍ以下である、［１］に記載の非水電解質二次電池。
［３］下記関係式：
（ｃ）２≦Ｓ≦４
をさらに満たす、［１］に記載の非水電解質二次電池。
［４］前記負極活物質中の黒鉛含有量は９９質量％以上である、［１］に記載の非水電解質二次電池。
［５］非水電解質二次電池の製造方法であって、
電極体を外装体に挿入する工程、
電解液を注液する工程、および
活性化工程を含み、
前記電極体は、正極板と負極板とを含み、
前記正極板は、正極活物質層を含み、
前記負極板は、負極活物質層を含み、
前記正極活物質層は、式（１）：
Ｌｉ
（１＋ｘ）
Ｎｉ
ｙ
Ｔｉ
ｚ
Ｍｅ
（１－ｙ－ｚ）
Ｏ
２
［式（１）中、
Ｍｅは、Ｍｎ、ＣｏおよびＡｌからなる群から選択される２種以上を含み、
０＜ｘ＜０．１、０．８＜ｙ＜０．８５、０≦ｚ＜０．０３の関係を満たす］
により表される正極活物質を含み、
前記負極活物質層は、負極活物質を含み、
前記負極活物質層の比表面積をＳとし、前記負極活物質層中に含まれるホウ素の平均ホウ素含有量をＭ１（質量％）、前記負極活物質層の中央部分のホウ素含有量をＭ２（質量％）としたとき、下記関係式：
（ａ）Ｍ１／Ｓ≦０．１
（ｂ）Ｍ２≧０．０５
を満たす、非水電解質二次電池の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、内部抵抗の上昇が抑制され、および良好な溶断性を備える非水電解質二次電池および非水電解質二次電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本実施形態における電池の構成の一例を示す概略図である。
図２は、本実施形態における電極体の構成の一例を示す概略図である。
図３は、本実施形態における電池の製造方法の概略フローチャートである。
図４は、実施例における電極体の構成を示す概略図である。
図５は、実施例におけるホウ素含有量を測定した部位を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の全ての図面においては、各構成要素を理解し易くするために縮尺を適宜調整して示しており、図面に示される各構成要素の縮尺と実際の構成要素の縮尺とは必ずしも一致しない。以下の各実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
（【００１１】以降は省略されています）

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