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公開番号2025117914
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024012896
出願日2024-01-31
発明の名称非水二次電池及び非水二次電池の製造方法
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 20100101AFI20250805BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ガスの発生を抑制しながらエネルギー密度を向上させた非水二次電池及び非水二次電池の製造方法を提供する。
【解決手段】正極と負極と非水電解液とを備える非水二次電池であって、非水電解液は、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンの少なくとも一方を、非水電解液全体を基準として0.1mol/L以上の濃度で含有し、正極は、デヒドロアスコルビン酸を含有する非水二次電池、及び、正極活物質、カルシウムイオン又はマグネシウムイオンを含有する塩、及びアスコルビン酸を混合した正極合剤により正極を製造する工程と、正極と負極と非水電解液とを備える電池を形成する工程と、電池に対し電圧を印加することにより、塩を分解させる工程と、を含み、正極合剤は、塩を、正極合剤全体を基準として1質量%以上含む非水二次電池の製造方法による。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極と負極と非水電解液とを備える非水二次電池であって、
前記非水電解液は、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンの少なくとも一方を、非水電解液全体を基準として０．１ｍｏｌ／Ｌ以上の濃度で含有し、
前記正極は、デヒドロアスコルビン酸を含有する非水二次電池。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記非水電解液は、カルシウムイオンを含有し、
前記負極が備える負極材料は、反応電位が０．２６Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
以上である請求項１に記載の非水二次電池。
【請求項３】
前記非水電解液は、マグネシウムイオンを含有し、
前記負極が備える負極材料は、反応電位が、０．７４Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
以上である請求項１に記載の非水二次電池。
【請求項４】
前記正極は、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、及び炭酸マグネシウムからなる群より選択される少なくとも１種である塩及びアスコルビン酸を含み、
前記カルシウムイオン及び前記マグネシウムイオンのそれぞれ少なくとも一部は、前記正極が含む塩に由来し、
前記デヒドロアスコルビン酸は、前記正極が含むアスコルビン酸に由来する請求項１に記載の非水二次電池。
【請求項５】
正極活物質、カルシウムイオン又はマグネシウムイオンを含有する塩、及びアスコルビン酸を混合した正極合剤により正極を製造する工程と、
前記正極と負極と非水電解液とを備える電池を形成する工程と、
前記電池に対し電圧を印加することにより、前記塩を分解させる工程と、を含み、
前記正極合剤は、前記塩を、正極合剤全体を基準として１質量％以上含む非水二次電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、非水二次電池及び非水二次電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
正極が、正極活物質としてオリビン構造のＬｉｖＴ
ａ
ＰＯ
４
（０≦ｖ≦1、Ｔ
ａ
はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ等）で表されるリン酸塩を含み、犠牲塩としてシュウ酸リチウムを含む非水二次電池において、セルを３０℃～４５℃に加熱し、その後、特定の電圧で充電する電池セルの形成方法が知られている（特許文献１）。特許文献１には、犠牲塩であるシュウ酸リチウムによりリチウムイオンが電解液中に放出され、ＳＥＩ（Solid Electrolyte Interphase）形成のために正極を多めにセル内に仕込む必要がなくなり、電池のエネルギー密度が向上すると記載されている。
【０００３】
また、マグネシウムイオンとアルミニウムイオンとがエーテル系有機溶媒に溶解している電解液であって、金属マグネシウム、ハロゲン化炭化水素、ハロゲン化アルミニウム、及び第４級アンモニウム塩がエーテル系有機溶媒に添加されている電解液が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特表２０１８－５２６７８８号公報
特開２００９－０６４７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非水二次電池において、シュウ酸リチウム、Ｌｉ
２
Ｃ
４
Ｏ
６
等の犠牲塩は、分解させるために、比較的高電圧が必要であり、例えば、４．７～４．８Ｖまで電池を充電する必要があった。このような高電圧により、高電位の状態、一重項酸素の生成等が引き起こされ、これらが原因となり、活物質上に余分な被膜が形成されることが考えられる。これらの余分な被膜によりガスが発生するおそれがあり、かつ、エネルギー密度の向上も限定的である可能性があった。
また、マグネシウムイオンが溶解する電解液は、マグネシウムイオン電池において好適なものであった。
【０００６】
本開示の実施形態が解決しようとする課題は、ガスの発生を抑制しながらエネルギー密度を向上させた非水二次電池及び非水二次電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞正極と負極と非水電解液とを備える非水二次電池であって、非水電解液は、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンの少なくとも一方を、非水電解液全体を基準として０．１ｍｏｌ／Ｌ以上の濃度で含有し、正極は、デヒドロアスコルビン酸を含有する非水二次電池。
＜２＞非水電解液は、カルシウムイオンを含有し、負極が備える負極材料は、反応電位が０．２６Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
以上である＜１＞に記載の非水二次電池。
＜３＞非水電解液は、マグネシウムイオンを含有し、負極が備える負極材料は、反応電位が、０．７４Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
以上である＜１＞に記載の非水二次電池。
＜４＞正極は、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、及び炭酸マグネシウムからなる群より選択される少なくとも１種である塩及びアスコルビン酸を含み、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンのそれぞれ少なくとも一部は、正極が含む塩に由来し、デヒドロアスコルビン酸は、正極が含むアスコルビン酸に由来する＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載の非水二次電池。
＜５＞正極活物質、カルシウムイオン又はマグネシウムイオンを含有する塩、及びアスコルビン酸を混合した正極合剤により正極を製造する工程と、正極と負極と非水電解液とを備える電池を形成する工程と、電池に対し電圧を印加することにより、塩を分解させる工程と、を含み、正極合剤は、塩を、正極合剤全体を基準として１質量％以上含む非水二次電池の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、ガスの発生を抑制しながらエネルギー密度を向上させた非水二次電池及び非水二次電池の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
予備充電前及び予備充電後において正極及び電解液が含む物質について説明した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。
本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。各図面において同一の符号を用いて示す構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。図面において、一部の構成要素にのみ符号を付す場合がある。図面における寸法の比率は、必ずしも実際の寸法の比率を表すものではない。
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。
（【００１１】以降は省略されています）

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