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公開番号2025097564
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2023213807
出願日2023-12-19
発明の名称電極合材、及び固体電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/131 20100101AFI20250624BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、低抵抗、かつ高体積エネルギー密度を両立することができる電極合材、及びそのような電極合材を含有している固体電池を提供する。
【解決手段】本開示の電極合材は、層状岩塩型電極活物質、硫化物固体電解質、及び導電助剤を有する。層状岩塩型電極活物質のD50粒子径は、2.5μm以上4.5μm以下であり、かつ導電助剤の質量の、硫化物固体電解質の質量に対する割合は、2質量%以上11質量%以下である。本開示の固体電池100は、正極集電体層110、正極活物質層120、固体電解質層130、負極活物質層140、及び負極集電体層150をこの順で有し、かつ正極活物質層及び負極活物質層のいずれか一方が、本開示の電極合材を含有している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
層状岩塩型電極活物質、硫化物固体電解質、及び導電助剤を有する電極合材であって、
前記層状岩塩型電極活物質のＤ５０粒子径が、２．５μｍ以上４．５μｍ以下であり、かつ
前記導電助剤の質量の、前記硫化物固体電解質の質量に対する割合が、２．０質量％以上１１．０質量％以下である、
電極合材。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記硫化物固体電解質の質量の、前記層状岩塩型電極活物質と前記硫化物固体電解質との合計質量に対する割合が、１０質量％以上２０質量％以下である、請求項１に記載の電極合材。
【請求項３】
前記導電助剤が、繊維状炭素である、請求項１に記載の電極合材。
【請求項４】
層状岩塩型電極活物質が、下記式（１）に示す組成を有する、請求項１に記載の電極合材：
Ｌｉ
ａ
（Ｎｉ
ｘ
Ｃｏ
ｙ
Ｍ
１－ｘ－ｙ
）Ｏ
２
… （１）
（前記式（１）において、ａ、ｘ、ｙ及び１－ｘ－ｙは、それぞれ１．００≦ａ≦１．２０、０．３０≦ｘ≦０．９０、０．１０≦ｙ≦０．３５、０＜１－ｘ－ｙ≦０．１０を満たす数であり、Ｍは、アルミニウム及びマンガンから選択される金属元素である。）。
【請求項５】
層状岩塩型電極活物質が、リチウム、ニッケル、アルミニウム及びマンガンを含む、請求項１に記載の電極合材。
【請求項６】
正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層をこの順で有し、かつ
前記正極活物質層及び前記負極活物質層のいずれか一方が、請求項１～５のいずれか一項に記載の電極合材を含有している、
固体電池。
【請求項７】
前記正極活物質層が、請求項１～５のいずれか一項に記載の電極合材を含有している、請求項６に記載の固体電池。
【請求項８】
前記負極活物質層が、シリコン元素を有する負極活物質を含む、請求項７に記載の固体電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電極合材、及び固体電池に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電池の諸特性を改善するために、電極活物質の粒径に着目することがある。
【０００３】
例えば、特許文献１は、正極、負極、及び固体電解質層を有する全固体二次電池であって、正極は、正極活物質、導電助剤及び硫化物系固体電解質を含有する正極合剤の成形体を有しており、正極活物質は、表面にＮｂ含有酸化物層を有しており、正極活物質の粒度分布が、第一の頻度のピークと第二の頻度のピークとを有し、第一の頻度のピークが１～８μｍの範囲にあり、かつ第二の頻度のピークが１５～３５μｍの範囲にあることを特徴とする全固体二次電池を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１２５３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的に、電池においては、抵抗値が小さく、かつ体積エネルギー密度が高いことが好ましい。
【０００６】
本開示は、低抵抗、かつ高体積エネルギー密度を両立することができる電極合材、及びそのような電極合材を含有している固体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】
本件開示者等は、以下の手段により上記課題を解決することができることを見出した。
〈態様１〉
層状岩塩型電極活物質、硫化物固体電解質、及び導電助剤を有する電極合材であって、
前記層状岩塩型電極活物質のＤ５０粒子径が、２．５μｍ以上４．５μｍ以下であり、かつ
前記導電助剤の質量の、前記硫化物固体電解質の質量に対する割合が、２．０質量％以上１１．０質量％以下である、
電極合材。
〈態様２〉
前記硫化物固体電解質の質量の、前記層状岩塩型電極活物質と前記硫化物固体電解質との合計質量に対する割合が、１０質量％以上２０質量％以下である、態様１に記載の電極合材。
〈態様３〉
前記導電助剤が、繊維状炭素である、態様１又は２に記載の電極合材。
〈態様４〉
層状岩塩型電極活物質が、下記式（１）に示す組成を有する、態様１～３のいずれか一項に記載の電極合材：
Ｌｉ
ａ
（Ｎｉ
ｘ
Ｃｏ
ｙ
Ｍ
１－ｘ－ｙ
）Ｏ
２
… （１）
（前記式（１）において、ａ、ｘ、ｙ及び１－ｘ－ｙは、それぞれ１．００≦ａ≦１．２０、０．３０≦ｘ≦０．９０、０．１０≦ｙ≦０．３５、０＜１－ｘ－ｙ≦０．１０を満たす数であり、Ｍは、アルミニウム及びマンガンから選択される金属元素である。）。
〈態様５〉
層状岩塩型電極活物質が、リチウム、ニッケル、アルミニウム及びマンガンを含む、態様１～３のいずれか一項に記載の電極合材。
〈態様６〉
正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層をこの順で有し、かつ
前記正極活物質層及び前記負極活物質層のいずれか一方が、態様１～５のいずれか一項に記載の電極合材を含有している、
固体電池。
〈態様７〉
前記正極活物質層が、態様１～５のいずれか一項に記載の電極合材を含有している、態様６に記載の固体電池。
〈態様８〉
前記負極活物質層が、シリコン元素を有する負極活物質を含む、態様７に記載の固体電池。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、低抵抗、かつ高体積エネルギー密度を両立することができる電極合材、及びそのような電極合材を含有している固体電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本開示の固体電池の一例を示す概略断面図である。
図２は、実施例の電池における正極活物質間の距離を示すヒストグラムである。
図３は、比較例の電池における正極活物質間の距離を示すヒストグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態について詳述する。なお、本開示は、以下の実施の形態に限定されるのではなく、開示の本旨の範囲内で種々変形して実施できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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