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公開番号2025103160
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023220321
出願日2023-12-27
発明の名称リチウム二次電池
出願人日産自動車株式会社,ルノーエス.ア.エス.,RENAULT S.A.S.
代理人IBC一番町弁理士法人
主分類H01M 4/134 20100101AFI20250702BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】固体電解質を用いたリチウム析出型のリチウム二次電池において、急速充電特性を向上させる手段を提供する。
【解決手段】正極活物質を含有する正極活物質層を有する正極と、負極集電体を有し、充電時にリチウム金属が析出する負極と、前記正極および前記負極の間に介在し、固体電解質を含有する固体電解質層と、前記固体電解質層の前記負極集電体側の面に隣接して存在し、導電性粒子を含む負極中間層と、を有する発電要素を備えた、リチウム二次電池であって、前記負極中間層は、前記発電要素の積層方向に沿って前記固体電解質層から遠ざかるにつれて空隙率が大きくなる空隙率漸増領域を有する、リチウム二次電池である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質を含有する正極活物質層を有する正極と、
負極集電体を有し、充電時にリチウム金属が析出する負極と、
前記正極および前記負極の間に介在し、固体電解質を含有する固体電解質層と、
前記固体電解質層の前記負極集電体側の面に隣接して存在し、導電性粒子を含む負極中間層と、
を有する発電要素を備えた、リチウム二次電池であって、
前記負極中間層は、前記発電要素の積層方向に沿って前記固体電解質層から遠ざかるにつれて空隙率が大きくなる空隙率漸増領域を有する、リチウム二次電池。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
前記空隙率漸増領域は、前記発電要素の積層方向に沿って前記固体電解質層から遠ざかるにつれて空隙率が順に大きくなる複数の層から構成されている、請求項１に記載のリチウム二次電池。
【請求項３】
前記空隙率漸増領域において、前記発電要素の積層方向に沿って前記固体電解質層から遠ざかるにつれて空隙率が連続的に大きくなっている、請求項１に記載のリチウム二次電池。
【請求項４】
前記導電性粒子は、少なくとも１種の金属粒子を含む、請求項１または２に記載のリチウム二次電池。
【請求項５】
前記導電性粒子は、少なくとも１種の炭素粒子をさらに含む、請求項４に記載のリチウム二次電池。
【請求項６】
前記負極中間層は、前記発電要素の積層方向に沿って前記固体電解質層から遠ざかるにつれて前記金属粒子の含有量が小さくなる金属粒子含有量漸減領域を有する、請求項４に記載のリチウム二次電池。
【請求項７】
前記複数の層のうち、前記固体電解質層に最も近い層の空隙率が１０～４０％であり、前記負極集電体に最も近い層の空隙率が４０％超８０％以下である、請求項２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】
本発明は、リチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電解質に酸化物系や硫化物系の固体電解質を用いた二次電池に関する研究開発が盛んに行われている。固体電解質は、固体中でイオン伝導が可能なイオン伝導体を主体として構成される材料である。
【０００３】
固体電解質を用いたリチウム二次電池の１種として、充電過程において負極集電体上にリチウム金属を析出させる、いわゆるリチウム析出型のものが知られている。このような固体電解質を用いたリチウム析出型のリチウム二次電池では、充電過程において析出したリチウム金属が放電過程においてイオン化することにより、リチウム金属に空隙が生じ、これが放電容量を減少させる原因となりうることが知られている。このような空隙の発生を抑制する目的で、固体電解質を用いたリチウム析出型のリチウム二次電池においては一般に、電池の積層方向に拘束圧力が付与されている。しかしながら拘束圧力を付与するためのエンドプレート等の存在は固体電解質を用いたリチウム析出型のリチウム二次電池の薄型化の障壁となる場合がある。
【０００４】
高い拘束圧力を付与することなく放電に伴う空隙の発生を抑制する手段として、特許文献１には、負極集電体と固体電解質層との間に、Ａｇを含有する負極活物質層（負極中間層）を設ける技術が開示されている。このような構成とすることにより、充電過程においてＬｉはＡｇが固溶したＬｉ（Ａｇ）合金として析出する。そして、放電過程においてＬｉ（Ａｇ）合金からＬｉのみが溶解し、固溶していたＡｇが残存するため、空隙の発生を抑制することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－１９１２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者らが検討したところ、上記特許文献１に記載された負極中間層を備えたリチウム析出型のリチウム二次電池であっても、急速充電特性が不十分である場合があることが判明した。
【０００７】
そこで、本発明は、固体電解質を用いたリチウム析出型のリチウム二次電池において、急速充電特性を向上させうる手段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】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、リチウム析出型の発電要素を備えたリチウム二次電池において、負極集電体と固体電解質層との間に導電性粒子を含む負極中間層を設けるとともに、当該負極中間層の空隙率を、発電要素の積層方向に沿って固体電解質層から遠ざかるにつれて空隙率が大きくなるように制御することで、上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち本発明の一形態は、正極活物質を含有する正極活物質層を有する正極と、負極集電体を有し、充電時にリチウム金属が析出する負極と、前記正極および前記負極の間に介在し、固体電解質を含有する固体電解質層と、前記固体電解質層の前記負極集電体側の面に隣接して存在し、導電性粒子を含む負極中間層と、を有する発電要素を備えた、リチウム二次電池であって、前記負極中間層は、前記発電要素の積層方向に沿って前記固体電解質層から遠ざかるにつれて空隙率が大きくなる空隙率漸増領域を有する、リチウム二次電池である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、固体電解質を用いたリチウム析出型のリチウム二次電池において、急速充電特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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