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公開番号2025115709
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-07
出願番号2024010301
出願日2024-01-26
発明の名称全固体電池
出願人株式会社AESCジャパン
代理人個人,個人
主分類H01M 4/131 20100101AFI20250731BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】容量と抵抗値との性能バランスが向上した全固体電池を提供する。
【解決手段】正極活物質、正極用バインダおよび固体電解質を含む正極活物質層を含む正極と、固体電解質層と、負極活物質層を含む負極と、を含み、前記正極活物質はリチウム-ニッケル-コバルト-マンガン複合酸化物により構成された単結晶粒子(A)を含み、前記正極用バインダはフッ素系エラストマー(B)を含む、全固体電池。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質、正極用バインダおよび固体電解質を含む正極活物質層を含む正極と、
固体電解質層と、
負極活物質層を含む負極と、
を含み、
前記正極活物質はリチウム－ニッケル－コバルト－マンガン複合酸化物により構成された単結晶粒子（Ａ）を含み、
前記正極用バインダはフッ素系エラストマー（Ｂ）を含む、全固体電池。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記リチウム－ニッケル－コバルト－マンガン複合酸化物は、下記式（１）で表される複合酸化物を含む、請求項１に記載の全固体電池。
Ｌｉ
ａ
Ｎｉ
ｂ
Ｃｏ
ｃ
Ｍｎ
ｄ
Ｍ
ｅ
Ｏ
２
（１）
（前記式（１）中、ＭはＡｌ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｃｏ、Ｋ、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｙ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、ＢおよびＭｏからなる群から選択される一種または二種以上であり、０．５≦ａ≦１．５、０．６≦ｂ＜１．０、０＜ｃ＜０．２、０＜ｄ＜０．２、０≦ｅ＜１．０）
【請求項３】
前記正極活物質中の前記単結晶粒子（Ａ）の含有量は、前記正極活物質層中の前記正極活物質の含有量を１００質量部としたとき、５０質量部以上１００質量部以下である、請求項１または２に記載の全固体電池。
【請求項４】
レーザー回折散乱式粒度分布測定法による体積基準粒度分布における、前記正極活物質の平均粒子径ｄ
５０
が０．１μｍ以上３０μｍ以下である、請求項１～３のいずれかに記載の全固体電池。
【請求項５】
前記フッ素系エラストマー（Ｂ）は、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）由来の構成単位を含む、請求項１～４のいずれかに記載の全固体電池。
【請求項６】
前記フッ素系エラストマー（Ｂ）は、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）由来の構成単位、トリフルオロプロピレン（ＴＦＰ）由来の構成単位、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）由来の構成単位、２，３，３，３－テトラフルオロプロピレン由来の構成単位、１，３，３，３－テトラフルオロプロピレン由来の構成単位およびパーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＡＶＥ）由来の構成単位からなる群から選択される一種または二種以上の構成単位をさらに含む、請求項５に記載の全固体電池。
【請求項７】
前記フッ素系エラストマー（Ｂ）は、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）との共重合体、および、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）とトリフルオロプロピレン（ＴＦＰ）との共重合体からなる群から選択される一種または二種以上を含む、請求項１～６のいずれかに記載の全固体電池。
【請求項８】
前記フッ素系エラストマー（Ｂ）中のビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）由来の構成単位の含有量が２０モル％以上である、請求項１～７のいずれかに記載の全固体電池。
【請求項９】
前記フッ素系エラストマー（Ｂ）の質量平均分子量（Ｍｗ）が１０，０００以上１０，０００，０００以下である、請求項１～８のいずれかに記載の全固体電池。
【請求項１０】
前記正極活物質層中の前記正極用バインダの含有量は、前記正極活物質層の全体を１００質量部としたとき、０．５質量部以上８．０質量部以下である、請求項１～９のいずれかに記載の全固体電池。
（【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、全固体電池に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
全固体電池は、例えば、正極活物質層と、固体電解質層と、負極活物質層とをこの順に備える。全固体電池に関する技術として、特許文献１に記載の技術がある。
【０００３】
特許文献１には、硫化物系固体電解質の劣化を抑制でき、集電体と正極層との間で十分な接着力を担保でき、かつ、急速乾燥による電池の出力の低下を抑制することもできることを課題として、正極活物質と硫化物系固体電解質とバインダと溶媒とを混合して正極用スラリーを作製する工程、作製した前記正極用スラリーを塗工する工程、及び、塗工した前記正極用スラリーを乾燥させる工程、を備え、前記溶媒として酪酸ブチルを用い、前記バインダとして、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）単量体単位及びヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）単量体単位からなるとともに該ＶＤＦ単量体単位と該ＨＦＰ単量体単位との合計に対するＨＦＰ単量体単位のモル比が１０％以上２０％以下である共重合体を用いる、固体電池用正極の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－２５０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、容量と抵抗値との性能バランスが向上した全固体電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、以下に示す全固体電池が提供される。
【０００７】
［１］
正極活物質、正極用バインダおよび固体電解質を含む正極活物質層を含む正極と、
固体電解質層と、
負極活物質層を含む負極と、
を含み、
前記正極活物質はリチウム－ニッケル－コバルト－マンガン複合酸化物により構成された単結晶粒子（Ａ）を含み、
前記正極用バインダはフッ素系エラストマー（Ｂ）を含む、全固体電池。
［２］
前記リチウム－ニッケル－コバルト－マンガン複合酸化物は、下記式（１）で表される複合酸化物を含む、［１］に記載の全固体電池。
Ｌｉ
ａ
Ｎｉ
ｂ
Ｃｏ
ｃ
Ｍｎ
ｄ
Ｍ
ｅ
Ｏ
２
（１）
（前記式（１）中、ＭはＡｌ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｃｏ、Ｋ、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｙ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、ＢおよびＭｏからなる群から選択される一種または二種以上であり、０．５≦ａ≦１．５、０．６≦ｂ＜１．０、０＜ｃ＜０．２、０＜ｄ＜０．２、０≦ｅ＜１．０）
［３］
前記正極活物質中の前記単結晶粒子（Ａ）の含有量は、前記正極活物質層中の前記正極活物質の含有量を１００質量部としたとき、５０質量部以上１００質量部以下である、［１］または［２］に記載の全固体電池。
［４］
レーザー回折散乱式粒度分布測定法による体積基準粒度分布における、前記正極活物質の平均粒子径ｄ
５０
が０．１μｍ以上３０μｍ以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の全固体電池。
［５］
前記フッ素系エラストマー（Ｂ）は、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）由来の構成単位を含む、［１］～［４］のいずれかに記載の全固体電池。
［６］
前記フッ素系エラストマー（Ｂ）は、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）由来の構成単位、トリフルオロプロピレン（ＴＦＰ）由来の構成単位、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）由来の構成単位、２，３，３，３－テトラフルオロプロピレン由来の構成単位、１，３，３，３－テトラフルオロプロピレン由来の構成単位およびパーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＡＶＥ）由来の構成単位からなる群から選択される一種または二種以上の構成単位をさらに含む、［５］に記載の全固体電池。
［７］
前記フッ素系エラストマー（Ｂ）は、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）との共重合体、および、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）とトリフルオロプロピレン（ＴＦＰ）との共重合体からなる群から選択される一種または二種以上を含む、［１］～［６］のいずれかに記載の全固体電池。
［８］
前記フッ素系エラストマー（Ｂ）中のビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）由来の構成単位の含有量が２０モル％以上である、［１］～［７］のいずれかに記載の全固体電池。
［９］
前記フッ素系エラストマー（Ｂ）の質量平均分子量（Ｍｗ）が１０，０００以上１０，０００，０００以下である、［１］～［８］のいずれかに記載の全固体電池。
［１０］
前記正極活物質層中の前記正極用バインダの含有量は、前記正極活物質層の全体を１００質量部としたとき、０．５質量部以上８．０質量部以下である、［１］～［９］のいずれかに記載の全固体電池。
［１１］
前記正極活物質層中の前記正極活物質の含有量は、前記正極活物質層の全体を１００質量部としたとき、５０．０質量部以上９０．０質量部以下である、［１］～［１０］のいずれかに記載の全固体電池。
［１２］
前記正極活物質層中の前記固体電解質が、硫化物系固体電解質、酸化物系固体電解質およびポリマー系固体電解質からなる群から選択される一種または二種以上を含む、［１］～［１１］のいずれかに記載の全固体電池。
［１３］
前記正極活物質層中の前記固体電解質の含有量は、前記正極活物質層の全体を１００質量部としたとき、５．０質量部以上４０．０質量部以下である、［１］～［１２］のいずれかに記載の全固体電池。
［１４］
前記正極活物質層は導電助剤をさらに含む、［１］～［１３］のいずれかに記載の全固体電池。
［１５］
前記導電助剤は、カーボンブラック、活性炭、黒鉛、メソポーラスカーボン、フラーレン類、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーおよびカーボンブラシからなる群から選択される一種または二種以上を含む、［１４］に記載の全固体電池。
［１６］
前記正極活物質層中の前記導電助剤の含有量は、前記正極活物質層の全体を１００質量部としたとき、０．１質量部以上１０．０質量部以下である、［１４］または［１５］に記載の全固体電池。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、容量と抵抗値との性能バランスが向上した全固体電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本実施形態の全固体電池の構造の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態について説明する。なお、図において各構成要素は本発明が理解できる程度の形状、大きさおよび配置関係を概略的に示したものであり、実寸とは異なっている。また、数値範囲の「～」は特に断りがなければ、以上から以下を表す。
（【００１１】以降は省略されています）

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