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公開番号2025157633
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-16
出願番号2024041991
出願日2024-03-18
発明の名称正極、固体電池及び固体電池の製造方法
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 4/13 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、正極活物質の体積変化による影響を生じにくい正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】固体電池の正極であって、
正極活物質と、固体電解質と、導電助剤とを含む正極合材が金属多孔体の孔内に充填されて形成された正極合材層を備え、
前記正極合材層には、第1層と、前記第1層よりも固体電解質層側に設けられる第2層とがあり、
前記第1層に含まれる前記正極合材の質量に対する前記第1層に含まれる前記導電助剤の質量分率よりも、前記第2層に含まれる前記正極合材の質量に対する前記第2層に含まれる前記導電助剤の質量分率の方が高い、正極。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
固体電池の正極であって、
正極活物質と、固体電解質と、導電助剤とを含む正極合材が金属多孔体の孔内に充填されて形成された正極合材層を備え、
前記正極合材層には、第１層と、前記第１層よりも固体電解質層側に設けられる第２層とがあり、
前記第１層に含まれる前記正極合材の質量に対する前記第１層に含まれる前記導電助剤の質量分率よりも、前記第２層に含まれる前記正極合材の質量に対する前記第２層に含まれる前記導電助剤の質量分率の方が高い、正極。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記第１層に含まれる前記正極合材の質量に対する前記第１層に含まれる前記導電助剤の質量分率に対して、前記第２層に含まれる前記正極合材の質量に対する前記第２層に含まれる前記導電助剤の質量分率は、８倍以上１０倍以下である、請求項１に記載の正極。
【請求項３】
前記第２層に含まれる前記導電助剤の比表面積は、１５０ｍ
２
／ｇ以上８００ｍ
２
／ｇ未満である、請求項１に記載の正極。
【請求項４】
前記正極活物質は、ＭｎＯ
２
である、請求項１に記載の正極。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の正極と、固体電解質層と、リチウムを含む負極とを備えた、固体電池。
【請求項６】
固体電池の製造方法であって、
正極活物質と、固体電解質と、導電助剤とを含む第１の正極合材を第１の金属多孔体に塗工する工程と、
正極活物質と、固体電解質と、導電助剤とを含む第２の正極合材を第２の金属多孔体に塗工する工程と、
前記第１の金属多孔体のうちの、前記固体電解質層側に位置する面に対して、前記第２の金属多孔体を接合する工程と、を含み、
前記第１の正極合材の質量に対する前記第１の正極合材に含まれる前記導電助剤の質量分率よりも、前記第２の正極合材の質量に対する前記第２の正極合材に含まれる前記導電助剤の質量分率の方が高い、固体電池の製造方法。
【請求項７】
固体電池の製造方法であって、
正極活物質と、固体電解質と、導電助剤とを含む第１の正極合材を金属多孔体に塗工する工程と、
前記第１の正極合材が塗工された前記金属多孔体のうちの前記固体電解質層側に位置する面に対して、正極活物質と固体電解質と導電助剤とを含む第２の正極合材を塗工する工程と、を含み、
前記第１の正極合材の質量に対する前記第１の正極合材に含まれる前記導電助剤の質量分率よりも、前記第２の正極合材の質量に対する前記第２の正極合材に含まれる前記導電助剤の質量分率の方が高い、固体電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極、固体電池及び固体電池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、容量を高めるために、リチウム二次電池の負極としてリチウムを用いる構成が知られている。この点に関して、特許文献１には、負極にリチウムが含まれ、正極における集電体の貫通孔に正極活物質および導電助剤が充填されることが開示されている。特許文献１における正極合材層は、リチウムイオンを吸蔵する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－１４２７９６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に、正極活物質がリチウムイオン等を吸蔵することに伴う正極活物質の体積変化等の正極の構造変化の制御が挙げられる。正極活物質の体積変化が生じると、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、電子の移動経路の減少も生じ得る。特に、高容量の正極では、正極活物質の体積変化が起こりやすい。
【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、正極活物質の体積変化による影響を生じにくい正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に係る正極は、固体電池の正極であって、正極活物質と、固体電解質と、導電助剤とを含む正極合材が金属多孔体の孔内に充填されて形成された正極合材層を備え、前記正極合材層には、第１層と、前記第１層よりも固体電解質層側に設けられる第２層とがあり、前記第１層に含まれる前記正極合材の質量に対する前記第１層に含まれる前記導電助剤の質量分率よりも、前記第２層に含まれる前記正極合材の質量に対する前記第２層に含まれる前記導電助剤の質量分率の方が高い、正極である。
【０００８】
この構成によれば、正極合材層における第２層において導電助剤の質量分率が高い分だけ、正極活物質の体積変化が第２層に与える影響が小さくなり、正極界面における隙間の発生等が抑制される。したがって、固体電池として用いられた場合に、正極活物質の体積変化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に記載の正極において、前記第１層に含まれる前記正極合材の質量に対する前記第１層に含まれる前記導電助剤の質量分率に対して、前記第２層に含まれる前記正極合材の質量に対する前記第２層に含まれる前記導電助剤の質量分率は、８倍以上１０倍以下である。
【００１０】
この構成によれば、正極活物質の体積変化が生じた場合の正極界面における隙間発生の抑制と、エネルギー密度の低下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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