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公開番号
2025097211
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2025-06-30
出願番号
2023213373
出願日
2023-12-18
発明の名称
リチウム二次電池、及びリチウム二次電池の製造方法
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 20100101AFI20250623BHJP(基本的電気素子)
要約
【課題】本開示は、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、電池の発熱時における抵抗値の増加を抑制することができる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、金属層112、負極活物質層113、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113が、リチウム金属又はリチウム合金を含み、金属層112の厚さが、10nm~4000nmであり、金属層112が、リチウムと合金を形成する第1の金属、及び負極集電体層111に含有されている第2の金属を有している、リチウム二次電池。
【選択図】図1
特許請求の範囲
【請求項1】
負極集電体層、金属層、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、リチウム金属又はリチウム合金を含み、
前記金属層の厚さが、10nm~4000nmであり、
前記金属層が、リチウムと合金を形成する第1の金属、及び前記負極集電体層に含有されている第2の金属を有している、
リチウム二次電池。
続きを表示(約 450 文字)
【請求項2】
前記第1の金属が、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、パラジウム、インジウム、スズ、バリウム、及び金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3】
下記工程を含む、請求項1又は2に記載のリチウム二次電池の製造方法:
前記負極集電体層の表面に、前記第1の金属及び前記第2の金属を蒸着させることによって、前記金属層を形成し、予備負極積層体を得ること、
前記予備負極積層体、電解質層、リチウムを保持している正極活物質層、正極集電体層をこの順で積層し、予備リチウム二次電池を得ること、
前記予備リチウム二次電池に充電操作を行うことによって、前記正極活物質層から移動してきたリチウムを前記金属層の表面に析出させて、前記負極活物質層を形成し、それによって前記リチウム二次電池を得ること。
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、及びリチウム二次電池の製造方法に関する。
続きを表示(約 1,700 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の物性を向上させるために負極集電体層上に特定の改質層を備えるリチウム二次電池が知られている。しかしながら、上記改質層を備えるリチウム二次電池は、リチウム二次電池が発熱した際に上記改質層の熱膨張により、抵抗値が増加する虞がある。
【0006】
そこで本開示は、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、リチウム二次電池の発熱時における抵抗値の増加を抑制することができる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、金属層、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、リチウム金属又はリチウム合金を含み、
上記金属層の厚さが、10nm~4000nmであり、
上記金属層が、リチウムと合金を形成する第1の金属、及び上記負極集電体層に含有されている第2の金属を有している、
リチウム二次電池。
〈態様2〉
上記第1の金属が、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、パラジウム、インジウム、スズ、バリウム、及び金から選択される少なくとも1種である、態様1に記載のリチウム二次電池。
〈態様3〉
下記工程を含む、態様1又は2に記載のリチウム二次電池の製造方法:
上記負極集電体層の表面に、上記第1の金属及び上記第2の金属を蒸着させることによって、上記金属層を形成し、予備負極積層体を得ること、
上記予備負極積層体、電解質層、リチウムを保持している正極活物質層、正極集電体層をこの順で積層し、予備リチウム二次電池を得ること、
上記予備リチウム二次電池に充電操作を行うことによって、上記正極活物質層から移動してきたリチウムを上記金属層の表面に析出させて、上記負極活物質層を形成し、それによって上記リチウム二次電池を得ること。
【発明の効果】
【0009】
本開示によると、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の発熱時における抵抗値の増加を抑制することができる。
【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の製造方法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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