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公開番号2025113692
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-04
出願番号2024007970
出願日2024-01-23
発明の名称電極層および電池
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 4/134 20100101AFI20250728BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、体積変化量が抑制された電極層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、複合粒子を含有する電極層であって、上記複合粒子は、Si元素またはSn元素を含有する複数の活物質と、バインダーとを含有し、上記電極層の厚さ方向における上記複合粒子の平均粒子径をRとし、上記電極層の厚さをdとした場合、上記dに対する上記Rの割合(R/d)が、0.20以下である、電極層を提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
複合粒子を含有する電極層であって、
前記複合粒子は、Ｓｉ元素またはＳｎ元素を含有する複数の活物質と、バインダーとを含有し、
前記電極層の厚さ方向における前記複合粒子の平均粒子径をＲとし、前記電極層の厚さをｄとした場合、前記ｄに対する前記Ｒの割合（Ｒ／ｄ）が、０．２０以下である、電極層。
続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
前記Ｒ／ｄが、０．０３以上である、請求項１に記載の電極層。
【請求項３】
前記Ｒが、１μｍ以上、１６μｍ以下である、請求項１に記載の電極層。
【請求項４】
前記ｄが、２８μｍ以上、８１μｍ以下である、請求項１に記載の電極層。
【請求項５】
前記活物質が、前記Ｓｉ元素を含有し、かつ、内部に空隙を有する、請求項１に記載の電極層。
【請求項６】
前記活物質が、前記Ｓｉ元素を含有し、かつ、シリコンクラスレート型の結晶相を有する、請求項１に記載の電極層。
【請求項７】
前記電極層が、導電助剤および固体電解質を含有する、請求項１に記載の電極層。
【請求項８】
前記固体電解質が、硫化物固体電解質である、請求項７に記載の電極層。
【請求項９】
正極活物質層と、負極活物質層と、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に配置された電解質層と、を有する電池であって、
前記負極活物質層が、請求項１から請求項８までのいずれかの請求項に記載の電極層である、電池。
【請求項１０】
前記電解質層が固体電解質層である、請求項９に記載の電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電極層および電池に関する。
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、上記電池に用いられる部材および材料の開発が進められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、Ｓｉ元素またはＳｎ元素を含む複数の粒子とバインダーとを有する複合粒子を含有し、かつ、空隙率が１５％以下である負極層が開示されている。また、特許文献２には、非水電解質二次電池において、負極活物質層の厚みが、負極粒子の平均粒子径の２倍以下であることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－１２１５５７号公報
特開２００４－１４６１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＳｉおよびＳｎ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、充放電時の体積変化量が大きく、ＳｉまたはＳｎを用いた電極層の体積変化量（膨張・収縮量）が大きくなる恐れがある。電極の体積変化量が大きいと、イオン伝導パスが切断され電池抵抗が増加する恐れがある。この点、特許文献１のように、電極層に空隙を設けることで、電極層の体積変化量を抑制することが検討されているが、体積変化についてさらなる改善の余地がある。
【０００６】
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、体積変化量が抑制された電極層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】
【０００７】
［１］
複合粒子を含有する電極層であって、
上記複合粒子は、Ｓｉ元素またはＳｎ元素を含有する複数の活物質と、バインダーとを含有し、
上記電極層の厚さ方向における上記複合粒子の平均粒子径をＲとし、上記電極層の厚さをｄとした場合、上記ｄに対する上記Ｒの割合（Ｒ／ｄ）が、０．２０以下である、電極層。
【０００８】
［２］
上記Ｒ／ｄが、０．０３以上である、［１］に記載の電極層。
【０００９】
［３］
上記Ｒが、１μｍ以上、１６μｍ以下である、［１］または［２］に記載の電極層。
【００１０】
［４］
上記ｄが、２８μｍ以上、８１μｍ以下である、［１］から［３］までのいずれかに記載の電極層。
（【００１１】以降は省略されています）

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