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公開番号2025142812
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-01
出願番号2024042389
出願日2024-03-18
発明の名称全固体蓄電素子及び全固体蓄電素子の製造方法
出願人株式会社GSユアサ
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/62 20060101AFI20250924BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】硫黄系活物質及びバインダを含有する正極活物質層を有する正極を備える全固体蓄電素子であって、充電容量が大きい全固体蓄電素子、及びこのような全固体蓄電素子の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の一側面に係る全固体蓄電素子は、正極活物質層を有する正極を備え、上記正極活物質層が、硫黄系活物質、導電性炭素、硫化物固体電解質及びバインダを含有し、上記正極活物質層における上記バインダの含有量が、0.1質量%以上2.0質量%未満である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質層を有する正極を備え、
上記正極活物質層が、硫黄系活物質、導電性炭素、硫化物固体電解質及びバインダを含有し、
上記正極活物質層における上記バインダの含有量が、０．１質量％以上２．０質量％未満である、全固体蓄電素子。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
上記正極活物質層が、１気圧における沸点が２２０℃以下である揮発性成分をさらに含有し、上記揮発性成分のハンセン溶解度パラメータの極性項δ
ｐ
が７．０（Ｊ／ｃｍ
３
）
１／２
以下である、請求項１に記載の全固体蓄電素子。
【請求項３】
上記正極が、
少なくとも一部に金属アルミニウム層を含む基材、及び
上記基材と上記正極活物質層との間に配置され、炭素材料を含有する中間層
をさらに備える、請求項１又は請求項２に記載の全固体蓄電素子。
【請求項４】
上記正極が、
少なくとも一部に金属アルミニウム層を含む基材、及び
上記基材と上記正極活物質層との間に配置され、炭素材料を含有する中間層
をさらに備え、
上記中間層が樹脂をさらに含み、
上記樹脂のハンセン溶解度パラメータをハンセン空間に配置した際のハンセン球が、上記揮発性成分のハンセン溶解度パラメータの座標を内包しない、請求項２に記載の全固体蓄電素子。
【請求項５】
上記揮発性成分のハンセン溶解度パラメータにおける分散項δ
ｄ
、極性項δ
ｐ
及び水素結合項δ
ｈ
の値がそれぞれ２０．０（Ｊ／ｃｍ
３
）
１／２
以下、７．０（Ｊ／ｃｍ
３
）
１／２
以下及び７．０（Ｊ／ｃｍ
３
）
１／２
以下のいずれの範囲も満たす、請求項４に記載の全固体蓄電素子。
【請求項６】
上記樹脂が、カルボン酸エステル、ケトン、末端にＣＦ
３
基を有するトリフルオロアルキルベンゼン及び末端にＣＦ
３
基を有するビス（トリフルオロアルキル）ベンゼンからなる群より選ばれる少なくとも１種に対する溶解性を有しないものである、請求項４又は請求項５に記載の全固体蓄電素子。
【請求項７】
上記揮発性成分が、カルボン酸エステル、ケトン、末端にＣＦ
３
基を有するトリフルオロアルキルベンゼン及び末端にＣＦ
３
基を有するビス（トリフルオロアルキル）ベンゼンからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、請求項２又は請求項４に記載の全固体蓄電素子。
【請求項８】
上記バインダが、二重結合を有しない重合体である、請求項１又は請求項２に記載の全固体蓄電素子。
【請求項９】
上記バインダがフッ素樹脂である、請求項８に記載の全固体蓄電素子。
【請求項１０】
正極合剤ペーストを基材上に直接又は中間層を介して塗工することを備え、
上記正極合剤ペーストが、硫黄系活物質、導電性炭素、硫化物固体電解質及びバインダを含有し、
上記正極合剤ペーストにおける全固形分に対する上記バインダの含有量が２．０質量％未満である、全固体蓄電素子の製造方法。
（【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】
本発明は、全固体蓄電素子及び全固体蓄電素子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。非水電解質二次電池は、一般的には、電気的に隔離された一対の電極と、この電極間に介在する非水電解質とを有し、両電極間で電荷輸送イオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。非水電解質二次電池以外の蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。
【０００３】
近年、非水電解質として、有機溶媒等の液体に電解質塩が溶解された非水電解液に替えて、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、高分子固体電解質等の固体電解質が用いられた全固体蓄電素子が提案されている。
【０００４】
一方、正極として、高容量の硫黄系活物質を用いた正極が開発されている。しかし、硫黄系活物質は非水電解液に溶解し易いという問題がある。固体電解質を用いた全固体蓄電素子では、この硫黄系活物質の溶解の問題が生じないため、全固体蓄電素子は硫黄系活物質の適用技術として有望である。ここで、正極の製造は、量産性等を考慮すると、正極合剤ペースト（スラリー等とも称される）を調製し、基材に塗工することにより行うことが好ましい。特許文献１には、硫黄を含有する正極活物質と、固体電解質と、バインダと、溶媒とを含有する正極用スラリーを用いた全固体リチウム硫黄電池用正極の製造方法が記載されている。なお、粉末状の正極合剤のプレス等により正極活物質層を形成する場合はバインダを用いないこともあるが、正極合剤ペーストの塗工により正極活物質層を形成する場合は、活物質等を結着させるために、通常バインダが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－１１９７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように硫黄系活物質及びバインダを含む正極合剤ペーストを用いて正極活物質層を形成した正極を備える全固体蓄電素子においては、充電容量が不十分になることがある。
【０００７】
本発明の目的は、硫黄系活物質及びバインダを含有する正極活物質層を有する正極を備える全固体蓄電素子であって、充電容量が大きい全固体蓄電素子、及びこのような全固体蓄電素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面に係る全固体蓄電素子は、正極活物質層を有する正極を備え、上記正極活物質層が、硫黄系活物質、導電性炭素、硫化物固体電解質及びバインダを含有し、上記正極活物質層における上記バインダの含有量が、０．１質量％以上２．０質量％未満である。
【０００９】
本発明の他の一側面に係る全固体蓄電素子の製造方法は、正極合剤ペーストを基材上に直接又は中間層を介して塗工することを備え、上記正極合剤ペーストが、硫黄系活物質、導電性炭素、硫化物固体電解質及びバインダを含有し、上記正極合剤ペーストにおける全固形分に対する上記バインダの含有量が２．０質量％未満である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のいずれかの一側面によれば、硫黄系活物質及びバインダを含有する正極活物質層を有する正極を備える全固体蓄電素子であって、充電容量が大きい全固体蓄電素子、及びこのような全固体蓄電素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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