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公開番号2025095406
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2023211385
出願日2023-12-14
発明の名称リチウム二次電池
出願人トヨタ自動車株式会社,国立大学法人東北大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/134 20100101AFI20250619BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、リチウム合金を負極活物質として用い、容量維持率が向上し、抵抗値が低減されたリチウム二次電池を提供することを目的とする。
【解決手段】負極集電体層111、負極活物質層112、電解質層120、正極活物質層131、正極集電体層132をこの順で有し、負極活物質層112が、リチウム、リチウムと合金を形成する第1の金属元素、及びリチウムと合金を形成する第2の金属元素を含み、電解質層側表面112aにおける第1の金属元素の濃度(原子%)が、負極集電体層側表面112bにおける第1の金属元素の濃度(原子%)よりも高く、電解質層側表面112aにおける第2の金属元素の濃度(原子%)が、負極集電体層側表面112bにおける第2の金属元素の濃度(原子%)よりも低く、第1の金属元素が、スズ、ゲルマニウム、アンチモン、及びビスマスから選択される、リチウム二次電池。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
負極集電体層、負極活物質層、電解質層、正極活物質層、正極集電体層をこの順で有し、
前記負極活物質層が、リチウム、リチウムと合金を形成する第１の金属元素、及びリチウムと合金を形成する第２の金属元素を含み、
前記電解質層側表面における前記第１の金属元素の濃度（原子％）が、前記負極集電体層側表面における前記第１の金属元素の濃度（原子％）よりも高く、
前記電解質層側表面における前記第２の金属元素の濃度（原子％）が、前記負極集電体層側表面における前記第２の金属元素の濃度（原子％）よりも低く、
前記第１の金属元素が、スズ、ゲルマニウム、アンチモン、及びビスマスから選択される、
リチウム二次電池。
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
前記第１の金属元素が、スズ、ゲルマニウム、及びアンチモンから選択される、請求項１に記載のリチウム二次電池。
【請求項３】
前記第２の金属元素が、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、カルシウム、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ストロンチウム、ロジウム、パラジウム、銀、バリウム、鉛、イリジウム、金、白金、及びビスマスから選択される少なくとも１種である、請求項１に記載のリチウム二次電池。
【請求項４】
前記リチウム、前記第１の金属元素、及び前記第２の金属元素を含有する合金を含む、請求項１に記載のリチウム二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、リチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム金属及び／又はリチウム合金を負極活物質として用いるリチウム二次電池は、負極と正極との電位差が大きいので高い出力電圧が得られ、かつ高い理論容量密度を持つため、その実用化が期待されており、次のようなリチウム二次電池が開示されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、負極の反応としてリチウム金属の析出－溶解反応を利用したリチウム二次電池であって、前記負極は、負極層を含み、前記負極層は、負極活物質として、前記リチウム金属と異種金属との合金を含み、前記リチウム二次電池の満充電時において、前記合金中のリチウム元素の元素比率が４０．００ａｔｏｍｉｃ％以上９９．９７ａｔｏｍｉｃ％以下である、リチウム二次電池が開示されている。特許文献１によると、容量維持率を向上させることができるリチウム二次電池を提供することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－１０３５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リチウム金属及び／又はリチウム合金を負極活物質として用いるリチウム二次電池は、優れた電池特性が期待されている一方で、実際には、容量維持率は小さく、かつ抵抗値も高い。そのため、リチウム二次電池は、容量維持率、及び抵抗値の観点で改善の余地がある。
【０００６】
そこで本開示は、リチウム合金を負極活物質として用い、容量維持率が向上し、抵抗値が低減されたリチウム二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、以下の手段によって、上記目的を達成するものである。
【０００８】
〈態様１〉
負極集電体層、負極活物質層、電解質層、正極活物質層、正極集電体層をこの順で有し、
上記負極活物質層が、リチウム、リチウムと合金を形成する第１の金属元素、及びリチウムと合金を形成する第２の金属元素を含み、
上記電解質層側表面における上記第１の金属元素の濃度（原子％）が、上記負極集電体層側表面における上記第１の金属元素の濃度（原子％）よりも高く、
上記電解質層側表面における上記第２の金属元素の濃度（原子％）が、上記負極集電体層側表面における上記第２の金属元素の濃度（原子％）よりも低く、
上記第１の金属元素が、スズ、ゲルマニウム、アンチモン、及びビスマスから選択される、
リチウム二次電池。
〈態様２〉
上記第１の金属元素が、スズ、ゲルマニウム、及びアンチモンから選択される、態様１に記載のリチウム二次電池。
〈態様３〉
上記第２の金属元素が、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、カルシウム、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ストロンチウム、ロジウム、パラジウム、銀、バリウム、鉛、イリジウム、金、白金、及びビスマスから選択される少なくとも１種である、態様１又は２に記載のリチウム二次電池。
〈態様４〉
上記リチウム、上記第１の金属元素、及び上記第２の金属元素を含有する合金を含む、態様１～３のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によると、リチウム合金を負極活物質として用いるリチウム二次電池の容量維持率が向上し、抵抗値が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本開示のリチウム二次電池の負極活物質層を説明するための概略図である。
図２は、本開示のリチウム二次電池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】
（【００１１】以降は省略されています）

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