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公開番号2025104376
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023222085
出願日2023-12-28
発明の名称全固体電池用正極材料および全固体電池
出願人FDK株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H01M 4/58 20100101AFI20250703BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】正極活物質と固体電解質とが反応することを抑制し、かつ、作製を容易にする。
【解決手段】全固体電池用正極材料11は、全固体電池1の正極として用いられる材料であり、化学式Li₂CoP₂O₇で表される正極活物質から形成される複数の正極活物質粒子本体14と、複数の正極活物質粒子本体14の表面をそれぞれ被覆する複数の被膜15とを備え、複数の被膜15は、リン酸アルミニウムAlPO₄またはリン酸ホウ素BPO₄から形成されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
全固体電池の正極として用いられる全固体電池用正極材料であり、
化学式Ｌｉ
２
Ｃｏ
１－ｘ
Ｍ
ｘ
Ｐ
２－ｙ
Ａ
ｙ
Ｏ
７
で表される正極活物質から形成される複数の粒子本体と、
前記複数の粒子本体の表面をそれぞれ被覆する複数の被膜とを備え、
元素Ｍは、チタンＴｉ、バナジウムＶ、クロムＣｒ、ニッケルＮｉ、鉄Ｆｅのうちの少なくとも１種類の金属であり、
元素Ａは、ホウ素Ｂ、炭素Ｃ、アルミニウムＡｌ、ケイ素Ｓｉ、ガリウムＧａ、ゲルマニウムＧｅのうちの少なくとも１種類の元素であり、
値ｘと値ｙとは、次式：
０≦ｘ＜１
０≦ｙ≦０．０７
を満たし、
前記複数の被膜は、化学式にＰＯ
４
を含む無機化合物から形成される
全固体電池用正極材料。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記正極活物質は、化学式Ｌｉ
２
ＣｏＰ
２
Ｏ
７
で表される
請求項１に記載の全固体電池用正極材料。
【請求項３】
前記無機化合物は、リン酸アルミニウムＡｌＰＯ
４
である
請求項１または請求項２に記載の全固体電池用正極材料。
【請求項４】
前記無機化合物は、リン酸ホウ素ＢＰＯ
４
である
請求項１または請求項２に記載の全固体電池用正極材料。
【請求項５】
全固体電池用正極材料と固体電解質とを含む正極層と、
前記固体電解質を含む固体電解質層と、
負極活物質と前記固体電解質とを含む負極層とを備え、
前記固体電解質層は、前記正極層と前記負極層とに狭持され、
前記全固体電池用正極材料は、
化学式Ｌｉ
２
Ｃｏ
１－ｘ
Ｍ
ｘ
Ｐ
２－ｙ
Ａ
ｙ
Ｏ
７
で表される正極活物質から形成される複数の粒子本体と、
前記複数の粒子本体の表面をそれぞれ被覆する複数の被膜とを備え、
元素Ｍは、チタンＴｉ、バナジウムＶ、クロムＣｒ、ニッケルＮｉ、鉄Ｆｅのうちの少なくとも１種類の金属であり、
元素Ａは、ホウ素Ｂ、炭素Ｃ、アルミニウムＡｌ、ケイ素Ｓｉ、ガリウムＧａ、ゲルマニウムＧｅのうちの少なくとも１種類の元素であり、
値ｘと値ｙとは、次式：
０≦ｘ＜１
０≦ｙ≦０．０７
を満たし、
前記複数の被膜は、化学式にＰＯ
４
を含む無機化合物から形成され、
前記固体電解質は、化学式Ｌｉ
１＋ｚ
Ａｌ
ｚ
Ｇｅ
２－ｚ
（ＰＯ
４
）
３
で表され、
値Ｚは、次式：
０＜ｚ≦１
を満たす
全固体電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の技術は、全固体電池用正極材料および全固体電池に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
正極活物質から形成される粒子の表面が、化合物Ｌｉ
４
Ｐ
２
Ｏ
７
から形成される被膜材料により被覆されて形成される粉体の正極材料が正極に用いられる全固体電池が知られている（特許文献１）。このような全固体電池は、製造時で焼成されるときに、正極活物質と固体電解質とが反応することを抑制することができ、活物質が減量したり充放電に寄与しない異相が生成されたりすることを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１１３３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
化合物Ｌｉ
４
Ｐ
２
Ｏ
７
で正極活物質を被覆する際には、クエン酸が使用され、熱処理する際に大量の気泡が発生してしまう。このため、正極材料の収率が低下することがあるという問題がある。
【０００５】
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、正極活物質と固体電解質とが反応することを抑制し、かつ、容易に作製される全固体電池用正極材料および全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】
【０００６】
本開示の一態様による全固体電池は、全固体電池の正極として用いられる全固体電池用正極材料であり、化学式Ｌｉ
２
Ｃｏ
１－ｘ
Ｍ
ｘ
Ｐ
２－ｙ
Ａ
ｙ
Ｏ
７
で表される正極活物質から形成される複数の粒子本体と、前記複数の粒子本体の表面をそれぞれ被覆する複数の被膜とを備え、元素Ｍは、チタンＴｉ、バナジウムＶ、クロムＣｒ、ニッケルＮｉ、鉄Ｆｅのうちの少なくとも１種類の金属であり、元素Ａは、ホウ素Ｂ、炭素Ｃ、アルミニウムＡｌ、ケイ素Ｓｉ、ガリウムＧａ、ゲルマニウムＧｅのうちの少なくとも１種類の元素であり、値ｘと値ｙとは、次式：
０≦ｘ＜１
０≦ｙ≦０．０７
を満たし、前記複数の被膜は、化学式にＰＯ
４
を含む無機化合物から形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
開示の全固体電池用正極材料および全固体電池は、正極活物質と固体電解質とが反応することを抑制することができ、かつ、容易に作製される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施形態の全固体電池の概略構造を示す断面図である。
図２は、正極層の構造を示す概略図である。
図３は、全固体電池を作製する製造方法の概略を示すフローチャートである。
図４は、第１サンプルについてＸ線回折測定を実行することにより得られたＸ線回折測定パターンを示すグラフである。
図５は、第２サンプルについてＸ線回折測定を実行することにより得られたＸ線回折測定パターンを示すグラフである。
図６は、第３サンプルについてＸ線回折測定を実行することにより得られたＸ線回折測定パターンを示すグラフである。
図７は、第４サンプルについてＸ線回折測定を実行することにより得られたＸ線回折測定パターンを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本願が開示する実施形態にかかる全固体電池用正極材料および全固体電池について、図面を参照して説明する。なお、以下の記載により本開示の技術が限定されるものではない。また、以下の記載においては、同一の構成要素に同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。
【００１０】
全固体電池１は、図１に示されているように、正極側集電体層２と負極側集電体層３と固体電解質層５と正極層６と負極層７とを備えている。図１は、実施形態の全固体電池１の概略構造を示す断面図である。正極側集電体層２は、金属に例示される導体から形成され、膜状に形成されている。負極側集電体層３は、金属に例示される導体から形成され、膜状に形成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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