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公開番号2025167533
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2024072271
出願日2024-04-26
発明の名称リチウム二次電池
出願人日産自動車株式会社,ルノーエス.ア.エス.,RENAULT S.A.S.
代理人IBC一番町弁理士法人
主分類H01M 10/058 20100101AFI20251030BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】リチウム含有合金層が負極に配置されたリチウム二次電池において、電池の内部抵抗を低減させうる手段を提供する。
【解決手段】正極活物質を含有する正極活物質層を有する正極と、リチウム含有合金を負極活物質として含有する負極活物質層が負極集電体の表面に配置された負極と、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に介在し、固体電解質を含有する固体電解質層とを有する発電要素を備え、前記負極活物質層が略均一な組成を有するリチウム含有合金を含むリチウム含有合金層を含み、前記リチウム含有合金層の前記固体電解質層側の表面の少なくとも一部が前記リチウム含有合金から構成されており、充放電処理前のものである、リチウム二次電池。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質を含有する正極活物質層を有する正極と、
リチウム含有合金を負極活物質として含有する負極活物質層が負極集電体の表面に配置された負極と、
前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に介在し、固体電解質を含有する固体電解質層と、
を有する発電要素を備え、
前記負極活物質層が略均一な組成を有するリチウム含有合金を含むリチウム含有合金層を含み、前記リチウム含有合金層の前記固体電解質層側の表面の少なくとも一部が前記リチウム含有合金から構成されており、充放電処理前のものである、リチウム二次電池。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記リチウム含有合金層の前記固体電解質層側の表面の全面が前記リチウム含有合金から構成されている、請求項１に記載のリチウム二次電池。
【請求項３】
前記負極活物質層が、前記リチウム含有合金層と前記負極集電体との双方に隣接するように、リチウム以外の金属からなる金属層をさらに含む、請求項１または２に記載のリチウム二次電池。
【請求項４】
前記正極活物質がリチウム非含有正極活物質を含み、最初の充放電処理が放電処理である充放電に用いられる、請求項１または２に記載のリチウム二次電池。
【請求項５】
前記リチウム含有合金が、リチウムと、インジウム、アルミニウム、ケイ素、スズ、マグネシウム、金、銀および亜鉛からなる群から選択される１種または２種以上の金属との合金を含む、請求項１または２に記載のリチウム二次電池。
【請求項６】
正極活物質を含有する正極活物質層を有する正極と、
リチウム含有合金を負極活物質として含有する負極活物質層が負極集電体の表面に配置された負極と、
前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に介在し、固体電解質を含有する固体電解質層と、
を有する発電要素を備えたリチウム二次電池の製造方法であって、
前記固体電解質層と、リチウムと合金化可能な金属からなる第１の金属層と、リチウム金属からなるリチウム金属層と、リチウムと合金化可能な金属からなる第２の金属層と、がこの順に積層された積層体（１）を、前記積層体（１）の積層方向に加圧して各層を圧着する加圧工程を含み、
前記第１の金属層の少なくとも一部は、前記加圧工程での加圧によって前記固体電解質層側の表面までリチウムと合金化される、リチウム二次電池の製造方法。
【請求項７】
前記加圧工程は、
前記固体電解質層と、リチウムと合金化可能な金属からなる第１の金属層と、のみの積層体（２）を前記積層体（２）の積層方向に加圧して各層を圧着することと、
各層が圧着された前記積層体（２）と、リチウム金属からなるリチウム金属層と、リチウムと合金化可能な金属からなり前記第１の金属層よりも厚い第２の金属層と、がこの順に積層された積層体（１）を、前記積層体（１）の積層方向に加圧して各層を圧着することと、
を含む、請求項６に記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項８】
前記第１の金属層の厚さは、前記第１の金属層が接する前記固体電解質層の表面に存在する凸部に起因して発生する応力によって破断しない厚さである、請求項６または７に記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項９】
前記加圧工程は、前記第２の金属層の前記リチウム金属層とは反対側の面に負極集電体がさらに配置された前記積層体（１）を前記積層体（１）の積層方向に加圧することを含む、請求項６または７に記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項１０】
前記加圧工程は、前記積層体（１）が電池外装体の内部に封入された状態で、前記電池外装体の外部から前記積層体（１）を加圧することを含む、請求項９に記載のリチウム二次電池の製造方法。
（【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、リチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電解質に酸化物系や硫化物系の固体電解質を用いたリチウム二次電池に関する研究開発が盛んに行われている。固体電解質は、固体中でイオン伝導が可能なイオン伝導体を主体として構成される材料である。
【０００３】
リチウム二次電池の１種として、電池の製造時に、固体電解質層と負極集電体との間にリチウムと他の金属との合金からなる合金層を配置するものが知られている。例えば、特許文献１には、固体電解質層と負極集電体との間に、固体電解質層と接するアルミニウム層と、リチウム層と、前記アルミニウム層と前記リチウム層との間に配置されるアルミニウム－リチウム合金層とが設けられた固体電池が開示されている。また、当該固体電池の製造方法として、特許文献１には、正極電極層、固体電解質層、アルミニウム板、およびリチウム板の順に積層された積層体を、ロールプレス等を用いて圧接接合する工程を採用することが開示されている。特許文献１によれば、積層体の圧接接合時にアルミニウム板とリチウム板との界面での合金化が進行し、さらには充放電の繰り返しによっても合金化が進行するとされている。そして、このような構成とすることで、粉末状のアルミニウム－リチウム合金を負極に用いた場合と比較して、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下を抑制することができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１９／１５１３７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献１に開示された構成を有するリチウム二次電池では、電池の内部抵抗が高くなる場合がある、特に負極を構成する金属（合金）層の反応抵抗が高くなる場合があることが判明した。
【０００６】
そこで本発明は、リチウム含有合金層が負極に配置されたリチウム二次電池において、電池の内部抵抗を低減させうる手段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】
【０００７】
本発明者らは、上記の課題に鑑み鋭意検討を行ったところ、電池の充放電処理前において、前記負極に略均一な組成を有するリチウム含有合金を含むリチウム含有合金層を含ませるとともに、当該リチウム含有合金層の少なくとも一部が前記固体電解質層と接するように配置することで、上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の一形態は、正極活物質を含有する正極活物質層を有する正極と、リチウム含有合金を負極活物質として含有する負極活物質層が負極集電体の表面に配置された負極と、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に介在し、固体電解質を含有する固体電解質層とを有する発電要素を備えたリチウム二次電池に関する。当該リチウム二次電池は、前記負極活物質層が略均一な組成を有するリチウム含有合金を含むリチウム含有合金層を含み、前記リチウム含有合金層の前記固体電解質層側の表面の少なくとも一部が前記リチウム含有合金から構成されており、充放電処理前のものである点に特徴を有する。
【０００９】
また、本発明の他の形態は、正極活物質を含有する正極活物質層を有する正極と、リチウム含有合金を負極活物質として含有する負極活物質層が負極集電体の表面に配置された負極と、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に介在し、固体電解質を含有する固体電解質層とを有する発電要素を備えたリチウム二次電池の製造方法に関する。当該製造方法は、前記固体電解質層と、リチウムと合金化可能な金属からなる第１の金属層と、リチウム金属からなるリチウム金属層と、リチウムと合金化可能な金属からなる第２の金属層と、がこの順に積層された積層体（１）を、前記積層体（１）の積層方向に加圧して各層を圧着する加圧工程を含み、前記第１の金属層の少なくとも一部は、前記加圧工程での加圧によって前記固体電解質層側の表面までリチウムと合金化される点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、リチウム含有合金層が負極に配置されたリチウム二次電池において、電池の内部抵抗を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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