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公開番号2025105010
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023223258
出願日2023-12-28
発明の名称電極活物質、電極合材、電極層、電池、および、これらの製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 4/38 20060101AFI20250703BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、充放電による体積変化が小さい電極活物質を提供することを主目的とする。
【解決手段】本開示においては、シリコンクラスレートII型の結晶相を有する電極活物質であって、一次粒子の内部に空隙を有し、細孔直径が5nm以下である空隙の空隙量P₁が、0.015cc/g以上、0.05cc/g以下である、電極活物質を提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
シリコンクラスレートII型の結晶相を有する電極活物質であって、
一次粒子の内部に空隙を有し、
細孔直径が５ｎｍ以下である空隙の空隙量Ｐ
１
が、０．０１５ｃｃ／ｇ以上、０．０５ｃｃ／ｇ以下である、電極活物質。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
細孔直径が１０ｎｍ以下である空隙の空隙量Ｐ
２
に対する、前記空隙量Ｐ
１
の割合（Ｐ
１
／Ｐ
２
）が、５０％以上である、請求項１に記載の電極活物質。
【請求項３】
細孔直径が１０ｎｍ以下である空隙の空隙量Ｐ
２
が、０．０３ｃｃ／ｇ以上、０．０８ｃｃ／ｇ以下である、請求項１に記載の電極活物質。
【請求項４】
細孔直径が１００ｎｍ以下である空隙の空隙量Ｐ
３
に対する前記空隙量Ｐ
１
の割合（Ｐ
１
／Ｐ
３
）が、６．５％以上である、請求項１に記載の電極活物質。
【請求項５】
細孔直径が１００ｎｍ以下である空隙の空隙量Ｐ
３
が、０．１ｃｃ／ｇ以上、０．５ｃｃ／ｇ以下である、請求項１に記載の電極活物質。
【請求項６】
前記電極活物質は、前記シリコンクラスレートII型の結晶相を主相として有する、請求項１に記載の電極活物質。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載の電極活物質と、導電材およびバインダーの少なくとも一方と、を含有する、電極合材。
【請求項８】
前記電極合材が、固体電解質をさらに含有する、請求項７に記載の電極合材。
【請求項９】
前記電極合材に含まれる前記固体電解質が、硫化物固体電解質である、請求項８に記載の電極合材。
【請求項１０】
電池に用いられる電極層であって、
前記電極層は、シリコンクラスレートII型の結晶相を有し、かつ、一次粒子の内部に空隙を有する電極活物質を含み、
細孔直径が５ｎｍ以下である空隙の空隙量Ｑ
１
が、０．００８ｃｃ／ｇ以上、０．０４ｃｃ／ｇ以下である、電極層。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電極活物質、電極合材、電極層、電池、および、これらの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電池の開発が盛んに行われている。例えば、自動車産業界では、電気自動車（ＢＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ）に用いられる電池の開発が進められている。また、電池に用いられる電極活物質として、Ｓｉ（シリコン）が知られている。例えば特許文献１には、シリコンクラスレートII型の結晶相を有し、かつ、一次粒子の内部に空隙を有する電極活物質が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－０４４６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｓｉは理論容量が大きく、電池の高エネルギー密度化に有効である。その反面、Ｓｉは、充放電時の体積変化が大きい。充放電時の体積変化が大きいと、例えば、充放電を繰り返した際に電極の機能が低下しやすい等の問題がある。
【０００５】
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、充放電による体積変化が小さい電極活物質を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］
シリコンクラスレートII型の結晶相を有する電極活物質であって、
一次粒子の内部に空隙を有し、
細孔直径が５ｎｍ以下である空隙の空隙量Ｐ
１
が、０．０１５ｃｃ／ｇ以上、０．０５ｃｃ／ｇ以下である、電極活物質。
【０００７】
［２］
細孔直径が１０ｎｍ以下である空隙の空隙量Ｐ
２
に対する、上記空隙量Ｐ
１
の割合（Ｐ
１
／Ｐ
２
）が、５０％以上である、［１］に記載の電極活物質。
【０００８】
［３］
細孔直径が１０ｎｍ以下である空隙の空隙量Ｐ
２
が、０．０３ｃｃ／ｇ以上、０．０８ｃｃ／ｇ以下である、［１］または［２］に記載の電極活物質。
【０００９】
［４］
細孔直径が１００ｎｍ以下である空隙の空隙量Ｐ
３
に対する上記空隙量Ｐ
１
の割合（Ｐ
１
／Ｐ
３
）が、６．５％以上である、［１］から［３］までのいずれかに記載の電極活物質。
【００１０】
［５］
細孔直径が１００ｎｍ以下である空隙の空隙量Ｐ
３
が、０．１ｃｃ／ｇ以上、０．５ｃｃ／ｇ以下である、［１］から［４］までのいずれかに記載の電極活物質。
（【００１１】以降は省略されています）

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