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公開番号2025157632
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-16
出願番号2024041990
出願日2024-03-18
発明の名称負極、固体電池及び積層体の製造方法
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/134 20100101AFI20251008BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本発明は、固体電池として用いた場合に、内部短絡等の金属リチウム等の析出による影響を生じにくい負極を提供することを目的とする。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。
【解決手段】固体電池の負極であって、
負極活物質を含む負極合材が金属多孔体の孔内に充填されて形成された負極合材層と、
厚さ方向に対して加圧された前記金属多孔体の前記厚さ方向における固体電解質層側において、固体電解質が含まれる部分と、前記金属多孔体の孔内に空隙が設けられた部分とを有する空隙層と、を備え、
前記加圧の前における前記金属多孔体の比表面積は、500m²/m³以上6000m²/m³以下である、負極。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
固体電池の負極であって、
負極活物質を含む負極合材が金属多孔体の孔内に充填されて形成された負極合材層と、
厚さ方向に対して加圧された前記金属多孔体の前記厚さ方向における固体電解質層側において、固体電解質が含まれる部分と、前記金属多孔体の孔内に空隙が設けられた部分とを有する空隙層と、を備え、
前記加圧の前における前記金属多孔体の比表面積は、５００ｍ
２
／ｍ
３
以上６０００ｍ
２
／ｍ
３
以下である、負極。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
前記空隙層において、前記固体電解質の密度は１．５ｇ／ｃｃ以上１．８ｇ／ｃｃ未満である、請求項１に記載の負極。
【請求項３】
前記空隙層において、前記金属多孔体の孔内の体積に対して前記孔内における前記空隙が占める体積の割合は、１０％以下である、請求項１に記載の負極。
【請求項４】
前記負極活物質には、少なくとも、シリコン系の材料が含まれる、請求項１に記載の負極。
【請求項５】
前記負極合材層における前記負極活物質の目付量は、３ｍｇ／ｃｍ
２
よりも大きい、請求項４に記載の負極。
【請求項６】
前記負極活物質の放電容量に対する、充放電に伴って前記空隙層の前記空隙に入ることが可能であるリチウムの放電容量の割合は、５％以上８％以下である、請求項４に記載の負極。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の負極と、リチウムを含む正極と、固体電解質層とを備えた、固体電池。
【請求項８】
固体電解質層と負極とを備えた積層体の製造方法であって、
負極活物質を含む負極合材を金属多孔体に塗工し、前記金属多孔体の孔内に前記負極合材が充填された負極合材層を形成する工程と、
前記負極合材層が形成された前記金属多孔体の表面に加圧装置の凹凸部を押し当てて前記表面に凹凸部を形成する工程と、
前記金属多孔体のうちの前記凹凸部が形成された面側に対して固体電解質を塗工して、前記固体電解質が含まれる部分と前記金属多孔体の孔内に空隙が設けられた部分とを有する空隙層、および、固体電解質層を形成する工程と、
を含む、積層体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、負極、固体電池及び積層体の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池に関する研究開発が行われている。固体電池はエネルギー密度が高く、幅広い用途で利用されている。特に、リチウムイオン二次電池は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）等の動力源としてその重要性はますます高まっている。
【０００３】
固体電池の構成としては、電極活物質の充填密度を大きくするために、負極を構成する集電体を発泡金属とした構成が知られている。この点に関して、特許文献１は、電極の単位面積あたりの活物質量を増加させるために、集電体である金属多孔体の孔内に負極合材が充填された固体電池を開示している。特許文献１における電極は、金属多孔体の弾性力を用いて、充放電中の体積変化に対する追随を可能とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１０８３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さらなるエネルギーの効率化に寄与すべく、固体電池は、充放電を繰り返した場合にも電池寿命が維持できること等も求められている。このための要求特性として、例えば、固体電池の充放電を繰り返した際、リチウムイオンやナトリウムイオン等が負極において電子を受け取り、金属リチウムや金属ナトリウム等が負極に析出することの制御等が挙げられる。負極に金属リチウム等が析出すると、層間に隙間ができやすくなることにより固体電池の抵抗が増加することがあり、正極及び負極が電気的に接触する内部短絡も生じ得る。特に、高容量の負極では、この金属リチウム等の析出が起こりやすい。
【０００６】
このような背景のもと、本発明は、固体電池として用いた場合に、内部短絡等の金属リチウム等の析出による影響を生じにくい負極を提供することを目的とする。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る負極は、固体電池の負極であって、負極活物質を含む負極合材が金属多孔体の孔内に充填されて形成された負極合材層と、厚さ方向に対して加圧された前記金属多孔体の前記厚さ方向における固体電解質層側において、固体電解質が含まれる部分と、前記金属多孔体の孔内に空隙が設けられた部分とを有する空隙層と、を備え、前記加圧の前における前記金属多孔体の比表面積は、５００ｍ
２
／ｍ
３
以上６０００ｍ
２
／ｍ
３
以下である。
【０００８】
この構成によれば、負極に金属リチウム等の析出が生じる場合において、空隙層において空隙であった金属多孔体の孔内に金属リチウム等の析出が集中的に起こりやすく、負極界面等への金属リチウム等の析出が抑制される。したがって、固体電池として用いられた場合に、内部短絡等の金属リチウム等の析出による影響を生じにくくすることができる。
【０００９】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の負極における前記空隙層において、前記固体電解質の密度は１．５ｇ／ｃｃ以上１．８ｇ／ｃｃ未満である。
【００１０】
この構成によれば、固体電池の製造工程におけるクラックの発生の抑制と、イオン伝導性が低下することの抑制と、を両立することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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