二次电池用电极复合材料、全固态二次电池用电极和全固态二次电池的制作方法

    专利查询2026-07-08  11


    本发明涉及二次电池用电极复合材料、使用了该二次电池用电极复合材料的全固态二次电池用电极和使用了该全固态二次电池用电极的全固态二次电池。


    背景技术:

    1、锂离子二次电池确立了在移动设备、电动汽车等中不可缺少的、高容量且轻量的电源的地位。但是,在现有的锂离子二次电池中,主要使用可燃性的有机类电解液作为电解质,所以担心起火等危险性。作为解决该问题的方法,正在进行一种全固态锂离子电池开发,其使用固体电解质代替有机类电解液。另外,锂存在世界性的原材料价格高涨等问题,因此全固态钠离子电池的开发也正在推进。

    2、下述的专利文献1中公开了一种蓄电器件用正极材料,其包含由nax(fe1-ama)yp2oz(m为选自cr、mn、co和ni中的至少一种过渡金属元素,1.2≤x≤2.8,0.95≤y≤1.6,0≤a≤0.9,7≤z≤8)表示的正极活性物质、钠离子传导性固体电解质(也称为固态电解质)和导电性碳。专利文献1中记载了作为导电性碳,优选电子传导性高的乙炔黑。

    3、现有技术文献

    4、专利文献

    5、专利文献1:国际公开第2016/084573号


    技术实现思路

    1、发明要解决的技术问题

    2、然而,在专利文献1的蓄电器件用正极材料中,存在难以高水平地兼顾电子传导性和离子传导性,难以充分提高电池特性的问题。

    3、本发明的目的在于提供一种能够以高水平兼顾电子传导性和离子传导性、能够有效地提高电池特性的二次电池用电极复合材料、使用了该二次电池用电极复合材料的全固态二次电池用电极、和使用了该全固态二次电池用电极的全固态二次电池。

    4、用于解决技术问题的技术手段

    5、对能够解决上述技术问题的二次电池用电极复合材料、全固态二次电池用电极和全固态二次电池的各方式进行说明。

    6、本发明的方式1的二次电池用电极复合材料的特征在于,包含正极活性物质和导电助剂,所述正极活性物质包含:(i)选自cr、fe、mn、co、ni、ti和nb中的至少1种过渡金属元素、(ii)选自p、si和b中的至少1种元素以及(iii)由o构成的元素,所述导电助剂包含纤维状碳。

    7、方式2的二次电池用电极复合材料优选在方式1中,所述导电助剂仅由纤维状碳构成。

    8、方式3的二次电池用电极复合材料优选在方式1或方式2中,所述纤维状碳包含碳纳米管。

    9、方式4的二次电池用电极复合材料优选在方式1~方式3的任一方式中,所述纤维状碳仅由碳纳米管构成。

    10、方式5的二次电池用电极复合材料优选在方式1~方式4的任一方式中还包含固体电解质。

    11、方式6的二次电池用电极复合材料优选在方式1~方式5的任一方式中,所述正极活性物质包含由通式axmcyoz(a为选自li和na中的至少1种元素,m为选自cr、fe、mn、co和ni中的至少1种元素,c为选自p、si和b中的至少1种元素,0.2≤x≤4.2,0.65≤y≤6.5,2.5≤z≤20)表示的晶体。

    12、方式7的二次电池用电极复合材料优选在方式1~方式6的任一方式中,所述正极活性物质还包含na。

    13、方式8的二次电池用电极复合材料优选在方式5~方式7的任一方式中,所述固体电解质包含β-氧化铝、β”-氧化铝或nasicon型晶体。

    14、方式9的二次电池用电极复合材料优选在方式1~方式8的任一方式中,所述二次电池用电极复合材料以质量%计含有30%~98%的所述正极活性物质、0.1%~65%的固体电解质、以及0.1%~3%的所述导电助剂。

    15、方式10的二次电池用电极复合材料优选在方式1~方式9的任一方式中,所述导电助剂与所述正极活性物质的含量之比(导电助剂/正极活性物质)以质量比计为0.001以上且0.05以下。

    16、方式11的二次电池用电极复合材料在方式1~方式10的任一方式中,优选所述导电助剂与所述正极活性物质的表面积之比(导电助剂/正极活性物质)为0.01以上且0.5以下。

    17、方式12的二次电池用电极复合材料优选在方式1~方式11的任一方式中,所述二次电池用电极复合材料用于钠离子二次电池。

    18、方式13的二次电池用电极复合材料优选在方式1~方式12的任一方式中,所述二次电池用电极复合材料用于全固态钠离子二次电池。

    19、本发明的方式14的全固态二次电池用电极的特征在于,包含方式1~方式13的任一方式的二次电池用电极复合材料。

    20、本发明的方式15的全固态二次电池的特征在于,包括方式14的全固态二次电池用电极作为正极。

    21、发明的效果

    22、根据本发明,能够提供能够以高水平兼顾电子传导性和离子传导性、能够有效地提高电池特性的二次电池用电极复合材料、使用了该二次电池用电极复合材料的全固态二次电池用电极、和使用了该全固态二次电池用电极的全固态二次电池。



    技术特征:

    1.一种二次电池用电极复合材料,其特征在于:

    2.如权利要求1所述的二次电池用电极复合材料,其特征在于:

    3.如权利要求1或2所述的二次电池用电极复合材料,其特征在于:

    4.如权利要求1或2所述的二次电池用电极复合材料,其特征在于:

    5.如权利要求1或2所述的二次电池用电极复合材料,其特征在于:

    6.如权利要求1或2所述的二次电池用电极复合材料,其特征在于:

    7.如权利要求1或2所述的二次电池用电极复合材料,其特征在于:

    8.如权利要求5所述的二次电池用电极复合材料,其特征在于:

    9.如权利要求1或2所述的二次电池用电极复合材料,其特征在于:

    10.如权利要求1或2所述的二次电池用电极复合材料,其特征在于:

    11.如权利要求1或2所述的二次电池用电极复合材料,其特征在于:

    12.如权利要求1或2所述的二次电池用电极复合材料,其特征在于:

    13.如权利要求1或2所述的二次电池用电极复合材料,其特征在于:

    14.一种全固态二次电池用电极,其特征在于:

    15.一种全固态二次电池,其特征在于:


    技术总结
    本发明提供一种二次电池用电极复合材料,其能够以高水平兼顾电子传导性和离子传导性,能够有效地提高电池特性。二次电池用电极复合材料包含正极活性物质和导电助剂,所述正极活性物质包含:(i)选自Cr、Fe、Mn、Co、Ni、Ti和Nb中的至少1种过渡金属元素、(ii)选自P、Si和B中的至少1种元素以及(iii)由O构成的元素,所述导电助剂包含纤维状碳。

    技术研发人员:池尻纯一,山内英郎,青木薰也
    受保护的技术使用者:日本电气硝子株式会社
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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