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公開番号2025131405
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-09
出願番号2024029124
出願日2024-02-28
発明の名称フッ化物イオン電池用正極活物質及びその製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社,兵庫県公立大学法人
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/587 20100101AFI20250902BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】フッ化物イオン電池に用いることができる新規な正極活物質、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本開示のフッ化物イオン電池用正極活物質は、グラファイトライクカーボンを含有しており、前記グラファイトライクカーボンは、sp²結合の割合がsp³結合の割合よりも多い。本開示のフッ化物イオン電池用正極活物質は、前記グラファイトライクカーボンが酸素を含有しており、前記グラファイトライクカーボン全体に対する前記酸素の割合が0.03質量%～30質量%であることができる。本開示の製造方法は、フッ化物イオン電池用正極活物質の製造方法であって、黒鉛を酸と酸化剤とによって酸化して、酸化黒鉛を得ること、及び前記酸化黒鉛を還元雰囲気で600℃～1100℃の温度で加熱して還元すること、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
グラファイトライクカーボンを含有しており、前記グラファイトライクカーボンは、ｓｐ
２
結合の割合がｓｐ
３
結合の割合よりも多い、フッ化物イオン電池用正極活物質。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記グラファイトライクカーボンが酸素を含有しており、前記グラファイトライクカーボン全体に対する前記酸素の割合が０．０３質量％～３０質量％である、請求項１に記載のフッ化物イオン電池用正極活物質。
【請求項３】
前記フッ化物イオン電池用正極活物質が含有している前記グラファイトライクカーボンは、ｓｐ
２
結合とｓｐ
３
結合とＯ（酸素）との結合の合計に対するｓｐ
２
結合の割合が７０％～９９．７％である、請求項１に記載のフッ化物イオン電池用正極活物質。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか一項に記載のフッ化物イオン電池用正極活物質及び銅を含有している、フッ化物イオン電池用正極合材。
【請求項５】
正極電極体、
負極電極体、及び
電解質を有しており、
前記正極電極体と前記負極電極体との間に前記電解質を有しており、
前記正極電極体は、請求項４に記載のフッ化物イオン電池用正極合材を含有しており、
前記電解質は、ラクトン系非水系溶媒にＣｓＦが溶解している電解液である、
フッ化物イオン電池。
【請求項６】
黒鉛を酸と酸化剤とによって酸化して、酸化黒鉛を得ること、及び
前記酸化黒鉛を還元雰囲気で６００℃～１１００℃の温度で加熱して還元すること、
を含む、フッ化物イオン電池用正極活物質の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、フッ化物イオン電池用正極活物質及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
高電圧かつ高エネルギー密度な電池として、例えばリチウムイオン電池が知られている。リチウムイオン電池は、リチウムイオンと正極活物質との反応、および、リチウムイオンと負極活物質との反応を利用したカチオンベースの電池である。一方、アニオンベースの電池として、フッ化物イオン（フッ化物アニオン）の反応を利用したフッ化物イオン電池が知られている。
【０００３】
特許文献１は、フッ化物イオン電池に用いられる活物質であって、金属元素を含有し、フッ化物イオンと反応可能な金属部を有し、Ｘ線光電子分光法により前記活物質の表面を測定して得られるＯ１ｓスペクトルにおいて、５３１．０ｅＶにおける強度をＩＡとし、前記金属元素の酸化物に由来するピークの強度をＩＢとした場合に、ＩＢ／ＩＡが０以上、１以下である、活物質を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－４７５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フッ化物イオン電池に用いることができる新規な正極活物質が求められている。特には、フッ化物イオン電池の正極活物質として優れた放電容量を有する、新規な正極活物質が求められている。本開示は、フッ化物イオン電池に用いることができる新規な正極活物質、及びその製造方法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】
本開示者は、以下の手段により上記課題を達成することができることを見出した：
《態様１》
グラファイトライクカーボンを含有しており、前記グラファイトライクカーボンは、ｓｐ
２
結合の割合がｓｐ
３
結合の割合よりも多い、フッ化物イオン電池用正極活物質。
《態様２》
前記グラファイトライクカーボンが酸素を含有しており、前記グラファイトライクカーボン全体に対する前記酸素の割合が５質量％～２５質量％である態様１に記載のフッ化物イオン電池用正極活物質。
《態様３》
前記フッ化物イオン電池用正極活物質が含有している前記グラファイトライクカーボンは、ｓｐ
２
結合とｓｐ
３
結合とＯ（酸素）との結合の合計に対するｓｐ
２
結合の割合が７０％～９９．７％である、態様１又は２に記載のフッ化物イオン電池用正極活物質。
《態様４》
態様１～３のいずれか一つに記載のフッ化物イオン電池用正極活物質及び銅を含有している、フッ化物イオン電池用正極合材。
《態様５》
正極電極体、
負極電極体、及び
電解質を有しており、
前記正極電極体と前記負極電極体との間に前記電解質を有しており、
前記正極電極体は、態様４に記載のフッ化物イオン電池用正極合材を含有しており、
前記電解質は、ラクトン系非水系溶媒にＣｓＦが溶解している電解液である、
フッ化物イオン電池。
《態様６》
黒鉛を酸と酸化剤とによって酸化して、酸化黒鉛を得ること、及び
前記酸化黒鉛を還元雰囲気で６００℃～１１００℃の温度で加熱して還元すること、
を含む、フッ化物イオン電池用正極活物質の製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、フッ化物イオン電池に用いることができる新規な正極活物質、及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の一つの実施形態に基づくフッ化物イオン電池１の模式図である。
実施例１、３、及び５の試料のＸ線回折スペクトルを示すグラフである。
実施例１～５の試料における酸素量（質量％）とＣ軸長（Å）との関係を示すグラフである。
実施例６の試験用電池の充放電試験の結果を示すグラフである。
比較例１の試験用電池の充放電試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
１．フッ化物イオン電池用正極活物質
本開示のフッ化物イオン電池用正極活物質は、グラファイトライクカーボンを含有しており、グラファイトライクカーボンは、ｓｐ
２
結合の割合がｓｐ
３
結合の割合よりも多い。またはグラファイトライクカーボンを含有しており、前記グラファイトライクカーボンは、ｓｐ
２
結合の割合がｓｐ
３
結合とＯ（酸素）との結合の割合よりも多い。
（【００１１】以降は省略されています）

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