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公開番号2025080147
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-23
出願番号2023193192
出願日2023-11-13
発明の名称電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H01M 10/052 20100101AFI20250516BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】負極合材層の厚みの増大と良好な電池性能の維持とを両立しうる電池を提供する。
【解決手段】正極と、負極と、正極及び負極の間に配置されるセパレータとを含む電極体と、電解液と、を備え、前記正極は正極活物質を含む正極合材層と正極集電体とを含み、前記負極は負極活物質を含む負極合材層と負極集電体とを含み、前記正極活物質は遷移金属としてニッケルを含み、ニッケルの比率が遷移金属全体の70モル%以上であり、前記負極活物質は黒鉛を含み、前記負極合材層の厚みは150μm以上であり、拘束圧力が300kPa以下である、電池。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極と、負極と、正極及び負極の間に配置されるセパレータとを含む電極体と、電解液と、を備え、
前記正極は正極活物質を含む正極合材層と正極集電体とを含み、
前記負極は負極活物質を含む負極合材層と負極集電体とを含み、
前記正極活物質は遷移金属としてニッケルを含み、ニッケルの比率が遷移金属全体の７０モル％以上であり、
前記負極活物質は黒鉛を含み、
前記負極合材層の厚みは１５０μｍ以上であり、
拘束圧力が３００ｋＰａ以下である、電池。
続きを表示（約 190 文字）【請求項２】
前記正極合材層の厚みは８０μｍ以上である、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記負極合材層の空隙率は２５体積％以上である、請求項１に記載の電池。
【請求項４】
前記負極合材層の厚みは４００μｍ以下である、請求項１に記載の電池。
【請求項５】
前記正極活物質は層状構造を有する、請求項１に記載の電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
正極集電体、正極活物質を含む正極合材層、セパレータ、負極活物質を含む負極合材層及び負極集電体がこの順に積層した状態の電極体を含む電池が知られている。このような電池は一般に、電極体の体積変動の抑制、電極体内の電子伝導性の維持などを目的として電極体の厚み方向において圧力が付与された状態である。
【０００３】
電池の容量を増大させる観点から、電極体における負極合材層の厚みを増大させる（例えば、１５０μｍ以上にする）ことが検討されている。
一方、負極合材層は、電池の充放電時における体積変動が大きい。このため、負極合材層の厚みを増大させると電極体内部の電解液が保持されるスペースが負極合材層の膨張によって圧迫されやすくなり、電解液が外部に排出されやすくなる。電極体からの電解液の排出量の増大は、電池性能の低下の原因となるおそれがある。
負極合材層の厚みの増大に伴う電解液の排出量の増大を抑制する手段のひとつとして、電池の拘束圧力を小さくすることが考えられる。例えば、特許文献１には単セルの厚み方向に加わる圧力を１００ｋＰａ程度とした全固体電池が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－１２５１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された発明は電解液を使用しない全固体電池に関するものであり、電解液の保持性やその電池性能に与える影響は検討されていない。
本開示は、負極合材層の厚みの増大と良好な電池性能の維持とを両立しうる電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。
＜１＞正極と、負極と、正極及び負極の間に配置されるセパレータとを含む電極体と、電解液と、を備え、
前記正極は正極活物質を含む正極合材層と正極集電体とを含み、
前記負極は負極活物質を含む負極合材層と負極集電体とを含み、
前記正極活物質は遷移金属としてニッケルを含み、ニッケルの比率が遷移金属全体の７０モル％以上であり、
前記負極活物質は黒鉛を含み、
前記負極合材層の厚みは１５０μｍ以上であり、
拘束圧力が３００ｋＰａ以下である、電池。
＜２＞前記正極合材層の厚みは８０μｍ以上である、＜１＞に記載の電池。
＜３＞前記負極合材層の空隙率は２５体積％以上である、＜１＞又は＜２＞に記載の電池。
＜４＞前記負極合材層の厚みは４００μｍ以下である、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の電池。
＜５＞前記正極活物質は層状構造を有する、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の電池。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一実施形態によれば、負極合材層の厚みの増大と良好な電池性能の維持とを両立しうる電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
電池に含まれる積層体の構成の一例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、「工程」という語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において、２以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、各成分の量は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、複数種の物質の合計量を意味する。
【００１０】
本開示の電池は、
正極と、負極と、正極及び負極の間に配置されるセパレータとを含む電極体と、電解液と、を備え、
前記正極は正極活物質を含む正極合材層と正極集電体とを含み、
前記負極は負極活物質を含む負極合材層と負極集電体とを含み、
前記正極活物質は遷移金属としてニッケルを含み、ニッケルの比率が遷移金属全体の７０モル％以上であり、
前記負極活物質は黒鉛を含み、
前記負極合材層の厚みは１５０μｍ以上であり、
拘束圧力が３００ｋＰａ以下である。
（【００１１】以降は省略されています）

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