特許ウォッチ

公開番号2025089975
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-16
出願番号2023212566
出願日2023-12-15
発明の名称複合正極板およびその製造方法と応用
出願人株式会社AESCジャパン
代理人個人
主分類H01M 4/131 20100101AFI20250609BHJP(基本的電気素子)
要約【目的】複合正極板およびその製造方法と応用を提供する。
【解決手段】複合正極板は、正極活物質およびハロゲン化物固体電解質を少なくとも含む。ハロゲン化物固体電解質の化学式は、Li_2+aZr_1-aFe_aCl_6-x-yBr_xI_yであり、0<a≦0.5、x=0～6、y=0～6、x+y≦6であり、複合正極板の圧縮密度は、2.8g/cm³～3.4g/cm³である。複合正極板およびその製造方法と応用は、正極板の圧縮密度を改善するため、リチウムイオン電池のレート性能およびサイクル寿命を向上させる。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質と、
ハロゲン化物固体電解質と、
を少なくとも含み、
前記ハロゲン化物固体電解質の化学式が、Ｌｉ
２＋ａ
Ｚｒ
１－ａ
Ｆｅ
ａ
Ｃｌ
６－ｘ－ｙ
Ｂｒ
ｘ
Ｉ
ｙ
であり、０＜ａ≦０．５、ｘ＝０～６、ｙ＝０～６、ｘ＋ｙ≦６であり、複合正極板の圧縮密度が、２．８ｇ／ｃｍ
３
～３．４ｇ／ｃｍ
３
である、複合正極板。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記ハロゲン化物固体電解質の中央粒径Ｄ５０が、０．１μｍ～１０μｍである、請求項１に記載の複合正極板。
【請求項３】
前記正極活物質が、ｎＬｉ
２
ＭｎＯ
３
・（１－ｎ）ＬｉＭＯ
２
を含み、元素Ｍが、Ｎｉ、Ｃｏ、およびＭｎのうちの少なくとも１つから選択され、ｎ＝０～１である、請求項１に記載の複合正極板。
【請求項４】
前記元素Ｍが、Ｍｎから選択され、ｎ＝０．２～０．５である、請求項３に記載の複合正極板。
【請求項５】
前記ハロゲン化物固体電解質のイオン導電率が、１ｍＳ／ｃｍ以上である、請求項１に記載の複合正極板。
【請求項６】
正極活物質、ハロゲン化物固体電解質、導電剤、およびバインダーを質量比に基づいて均一に混合し、混合粉末を得ることと、
耐酸腐食性導電性コーティングを有する集電体上に前記混合粉末を乾式プレスまたは噴射して、複合正極板を得ることと、
前記混合粉末を溶媒中に分散させてスラリーを取得し、前記耐酸腐食性導電性コーティングを有する前記集電体上に前記スラリーを塗布し、乾燥および圧延を行って前記複合正極板を得ることと、
を少なくとも含む、複合正極板の製造方法。
【請求項７】
前記耐酸腐食性導電性コーティングが、導電性カーボン層、導電性ポリマー層、金層、および銀層のうちの１つを含み、前記耐酸腐食性導電性コーティングの厚さが、０．０１μｍ～１０μｍである、請求項６に記載の複合正極板の製造方法。
【請求項８】
前記正極活物質、前記ハロゲン化物固体電解質、前記導電剤、および前記バインダーの質量比が、（６４～７５）：（２０～３０）：（１～２）：（４～５）である、請求項６に記載の複合正極板の製造方法。
【請求項９】
請求項１～５のいずれか１項に記載の複合正極板を含む、リチウムイオン電池。
【請求項１０】
請求項９に記載のリチウムイオン電池を含む、電子機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池技術の分野に関するものであり、特に、複合正極板およびその製造方法と応用に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池を代表とする二次電池の発展に伴い、リチウムイオン電池は、携帯型電子製品や電気自動車などの分野で広く使用されている。しかしながら、最近、従来のリチウムイオン電池に可燃性の有機溶媒を電解質として使用することによって、新エネルギー自動車の事故が多発しており、深刻な安全性リスクをもたらしているが、従来の改善方法では完全に解決することができない。それに対し、無機固体電解質を採用している全固体リチウムイオン電池は、高い安全性を示している。しかしながら、全固体リチウムイオン電池の大きな課題は、電極材料と固体電解質の間のマッチングにより界面インピーダンスを減らして、界面の安定性を確保することである。しかしながら、一般的に使用されている固体電解質は、コストが高く、固体電解質と正極材料の間のマッチングが低い。正極材料には、初期サイクルにおける大きな不可逆容量損失、貧弱なレート性能とサイクル寿命、急速な電圧減衰などの問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、複合正極板およびその製造方法と応用を提供する。本願に基づいて提供される複合正極板およびその製造方法と応用は、正極板の圧縮密度を改善することができるため、リチウムイオン電池のレート性能およびサイクル寿命を向上させることができる。また、複合正極板のリチウムイオン伝導能力を向上させることもでき、同時に、高電圧下での複合正極板と硫化物電解質の間の副反応を効果的に抑制して、正極板と固体電解質の間の界面安定性を改善することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の技術課題を解決するために、下記の技術方案に基づいて本発明を実施する。
【０００５】
本発明は、正極活物質およびハロゲン化物（halide）固体電解質を少なくとも含む複合正極板を提供する。ハロゲン化物固体電解質の化学式は、Ｌｉ
２＋ａ
Ｚｒ
１－ａ
Ｆｅ
ａ
Ｃｌ
６－ｘ－ｙ
Ｂｒ
ｘ
Ｉ
ｙ
である。ここで、０＜ａ≦０．５、ｘ＝０～６、ｙ＝０～６、ｘ＋ｙ≦６であり、複合正極板の圧縮密度は、２．８ｇ／ｃｍ
３
～３．４ｇ／ｃｍ
３
である。
【０００６】
本発明の１つの実施形態において、ハロゲン化物固体電解質の中央粒径（median particle diameter）Ｄ５０は、０．１μｍ～１０μｍである。
【０００７】
本発明の１つの実施形態において、正極活物質は、ｎＬｉ
２
ＭｎＯ
３
・（１－ｎ）ＬｉＭＯ
２
を含む。ここで、元素Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、およびＭｎのうちの少なくとも１つから選択され、ｎ＝０～１である。
【０００８】
本発明の１つの実施形態において、元素Ｍは、Ｍｎから選択され、ｎ＝０．２～０．５である。
【０００９】
本発明の１つの実施形態において、ハロゲン化物固体電解質のイオン導電率は、１ｍＳ／ｃｍ以上である。
【００１０】
本発明は、さらに、以下のステップを少なくとも含む複合正極板の製造方法を提供する。正極活物質、ハロゲン化物固体電解質、導電剤、およびバインダーを質量比率に基づいて均一に混合し、混合粉末を得る。耐酸腐食性（acid corrosion-resistant）導電性コーティングを有する集電体上に混合粉末を乾式プレスまたは噴射して、複合正極板を得る。または、混合粉末を溶媒中に分散させてスラリーを取得し、耐酸腐食性導電性コーティングを有する集電体上にスラリーを塗布し、乾燥および圧延して複合正極板を得る。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許