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公開番号2025155046
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2024058363
出願日2024-03-30
発明の名称リチウム金属二次電池及びそのエージング方法
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 10/052 20100101AFI20251003BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】エージング時間を短くすることができるリチウム金属二次電池及びリチウム金属二次電池のエージング方法を提供すること。
【解決手段】リチウム金属二次電池は、正極層、セパレータ及び負極層がこの順で積層された電極積層体と、電解液とを有し、前記負極層は、リチウム含有金属層であって、前記セパレータの前記負極層側の表面もしくは前記負極層の前記セパレータ側の表面に複数個の凸部が配置されている。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
正極層、セパレータ及び負極層がこの順で積層された電極積層体と、電解液とを有し、
前記負極層は、リチウム含有金属層であって、
前記セパレータの前記負極層側の表面もしくは前記負極層の前記セパレータ側の表面に複数個の凸部が配置されている、リチウム金属二次電池。
続きを表示（約 510 文字）【請求項２】
前記凸部が前記セパレータの前記負極層側の表面に配置されている、請求項１に記載のリチウム金属二次電池。
【請求項３】
前記セパレータは、前記負極層側の表面に機能層を有し、前記凸部が前記機能層の表面に配置されている、請求項２に記載のリチウム金属二次電池。
【請求項４】
前記凸部は、平均直径が１００μｍ以上３００μｍ以下の範囲内にあって、平均高さが０．５μｍ以上１．５μｍ以下の範囲内にある、請求項１又は２に記載のリチウム金属二次電池。
【請求項５】
隣接する前記凸部の平均間隔が１００μｍ以上１ｍｍ以下の範囲内にある、請求項１又は２に記載のリチウム金属二次電池。
【請求項６】
前記凸部の面積占有率が５％以上１０％以下の範囲内にある、請求項１又は２に記載のリチウム金属二次電池。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のリチウム金属二次電池のエージング方法であって、
前記リチウム金属二次電池を、前記セパレータの表面が重力方向に沿うように配置した状態で充電する工程を含む、リチウム金属二次電池のエージング方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム金属二次電池及びそのエージング方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池に関する研究開発が行われている。このような二次電池として、正極層の正極活物質にリチウムを含む化合物を用いて、充電時は正極活物質からリチウムイオンを負極層に移動させ、放電時に負極層から正極活物質にリチウムイオンを移動させる構成のリチウム二次電池が知られている。このような構成のリチウム二次電池では、製造直後は、リチウムが正極活物質にあるため、充電工程を含むエージングを行うのが一般的である（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２４－５００６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、二次電池に関する技術においては、エージング時間の短縮が課題の一つである。リチウム二次電池として、負極層にリチウム含有金属層を用い、充電時にリチウムイオンをリチウム含有金属層に析出させて、リチウム金属層を生成させるリチウム金属二次電池が知られている。しかしながら、本発明者らの検討によると、リチウム金属二次電池は、電解質の濃度が１．０～２．５ｍｏｌ／Ｌの高濃度の電解液を用いると、先にセパレータが電解液を十分保持液した後に、リチウム金属負極表面への電解液が移動しにくく、負極の表面全体に電解液が十分に濡れるまでの時間が長い。特に車載用の大型リチウム金属二次電池で高濃度の電解液が検討されており、エージング時間の短縮することが難しい。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、エージング時間を短くすることができるリチウム金属二次電池及びリチウム金属二次電池のエージング方法を提供することを目的とする。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題の解決のため、リチウム金属二次電池のセパレータの負極層側の表面もしくは負極層のセパレータ側の表面に、複数個の凸部を配置することが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。したがって、本発明は、次のものを提供する。
【０００７】
（１）正極層、セパレータ及び負極層がこの順で積層された電極積層体と、電解液とを有し、前記負極層は、リチウム含有金属層であって、前記セパレータの前記負極層側の表面もしくは前記負極層の前記セパレータ側の表面に複数個の凸部が配置されている、リチウム金属二次電池。
【０００８】
（１）のリチウム金属二次電池によれば、凸部によって、セパレータと負極層との間に隙間が形成されるので、あらかじめ最初にリチウム負極を濡らした後、セパレータに電解液が移動するためセパレータと負極層の両方に電解液を浸透させることができる。このため、リチウム金属負極は電解液が十分に濡れるまでの時間を従来よりも短くできる。これにより、電解液を注液後の保持時間を短くでき、トータルのエージング時間を短くすることができる。
【０００９】
（２）前記凸部が前記セパレータの前記負極層側の表面に配置されている、（１）に記載のリチウム金属二次電池。
【００１０】
（２）のリチウム金属二次電池によれば、セパレータの負極層側の表面に凸部が形成されているので、負極層の濡れ性が高くなる。これにより負極電位が安定化する。負極電位が安定した後は、リチウム金属二次電池を拘束すると、凸部はつぶれて隙間はなくなる。この拘束状態で初回充電を行うと負極上にリチウムイオンが析出するとリチウム箔と析出リチウムの接合が強くなる。このため、放電時特性が向上する。
（【００１１】以降は省略されています）

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