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公開番号2025111233
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-30
出願番号2024005538
出願日2024-01-17
発明の名称非水電解質蓄電素子用正極及び非水電解質蓄電素子
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 4/136 20100101AFI20250723BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】熱安定性に優れ、基材と正極活物質層との間の十分な密着性を有し、エネルギー密度が高められた非水電解質蓄電素子用正極、及びこのような非水電解質蓄電素子用正極が用いられた非水電解質蓄電素子を提供する。
【解決手段】本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子用正極10は、基材11と、α-NaFeO₂型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を主成分とする第1活物質層12と、オリビン型結晶構造を有するポリアニオン化合物を主成分とする第2活物質層13とをこの順に備え、上記第2活物質層13の平均厚さが上記第1活物質層12の平均厚さより大きい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基材と、
α－ＮａＦｅＯ
２
型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を主成分とする第１活物質層と、
オリビン型結晶構造を有するポリアニオン化合物を主成分とする第２活物質層と
をこの順に備え、
上記第２活物質層の平均厚さが上記第１活物質層の平均厚さより大きい、非水電解質蓄電素子用正極。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
基材と、
α－ＮａＦｅＯ
２
型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を主成分とする第１活物質層と、
オリビン型結晶構造を有するポリアニオン化合物を主成分とする第２活物質層と
をこの順に備え、
上記リチウム遷移金属複合酸化物と上記ポリアニオン化合物との合計含有量に対する上記ポリアニオン化合物の含有量が５０質量％超である、非水電解質蓄電素子用正極。
【請求項３】
上記ポリアニオン化合物がリン酸マンガン鉄リチウムである、請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子用正極。
【請求項４】
上記リチウム遷移金属複合酸化物がリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物である、請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子用正極。
【請求項５】
上記第１活物質層の平均厚さが上記第２活物質層の平均厚さの１０％以下である、請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子用正極。
【請求項６】
上記リチウム遷移金属複合酸化物の平均粒径が５μｍ以上である、請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子用正極。
【請求項７】
上記基材が金属層を有し、
上記第１活物質層と上記金属層とが直接積層されている、請求項１又は請求項２の記載の非水電解質蓄電素子用正極。
【請求項８】
請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子用正極を備える非水電解質蓄電素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質蓄電素子用正極及び非水電解質蓄電素子に関する。
続きを表示（約 2,000 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、セパレータで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。また、非水電解質二次電池以外の非水電解質蓄電素子として、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】
非水電解質蓄電素子に用いられる正極活物質として、リン酸鉄リチウム等のオリビン型結晶構造を有するポリアニオン化合物が知られている。特許文献１には、アルミニウム箔の表面にカーボンブラックを含む集電体被覆層が設けられた集電体に、ＬｉＦｅＰＯ
４
を含む正極活物質層が設けられた非水電解質二次電池用正極が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１４５４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
正極活物質としてのオリビン型結晶構造を有するポリアニオン化合物は、熱安定性に優れる等の利点を有する。ここで、非水電解質蓄電素子用正極の作製においては、基材に対して正極活物質層を積層し、基材と正極活物質層との密着性を高める等のためにプレス等が行われることが一般的である。プレスにより、正極活物質層中の正極活物質の粒子の一部が基材にめり込み、密着性を高めることができ、その結果、基材と正極活物質層との間の電子伝導性も向上し得る。しかし、オリビン型結晶構造を有するポリアニオン化合物は、他の正極活物質と比べて比較的柔らかい物質である。そのため、上記のようにプレスを行ってもポリアニオン化合物の粒子が基材に十分にはめり込まず、密着性が高まり難い。そこで、ポリアニオン化合物が用いられた正極活物質層と基材との密着性を高めるために、上記特許文献１に記載のように、表面にカーボンコート層等とも称される被覆層が設けられた基材（集電体）を用いることがある。このような基材を用いることで、基材表面の比較的柔らかい被覆層にポリアニオン化合物の粒子がめり込み易くなるため、密着性が向上する。しかし、被覆層が設けられた基材は高価であり、このような基材の使用はコスト高を引き起こす。また、オリビン型結晶構造を有するポリアニオン化合物は、エネルギー密度の点で他の正極活物質に対して劣る傾向にある上に、被覆層によって正極のエネルギー密度がより低くなる。
【０００６】
本発明の目的は、オリビン型結晶構造を有するポリアニオン化合物が用いられた非水電解質蓄電素子用正極であって、熱安定性に優れ、基材と正極活物質層との間の十分な密着性を有し、エネルギー密度が高められた非水電解質蓄電素子用正極、及びこのような非水電解質蓄電素子用正極が用いられた非水電解質蓄電素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子用正極は、基材と、α－ＮａＦｅＯ
２
型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を主成分とする第１活物質層と、オリビン型結晶構造を有するポリアニオン化合物を主成分とする第２活物質層とをこの順に備え、上記第２活物質層の平均厚さが上記第１活物質層の平均厚さより大きい。
【０００８】
本発明の他の一側面に係る非水電解質蓄電素子用正極は、基材と、α－ＮａＦｅＯ
２
型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を主成分とする第１活物質層と、オリビン型結晶構造を有するポリアニオン化合物を主成分とする第２活物質層とをこの順に備え、上記リチウム遷移金属複合酸化物と上記ポリアニオン化合物との合計含有量に対する上記ポリアニオン化合物の含有量が５０質量％超である。
【０００９】
本発明の他の一側面に係る非水電解質蓄電素子は、本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子用正極を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のいずれかの一側面によれば、オリビン型結晶構造を有するポリアニオン化合物が用いられた非水電解質蓄電素子用正極であって、熱安定性に優れ、基材と正極活物質層との間の十分な密着性を有し、エネルギー密度が高められた非水電解質蓄電素子用正極、及びこのような非水電解質蓄電素子用正極が用いられた非水電解質蓄電素子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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