JP2015156370A5

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Publication number: JP2015156370A5
Application number: JP2014257983A
Authority: JP
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2034-12-19

Description

なお、本技術は、以下の構成をとることもできる。
［１］
正極活物質粒子を含む正極活物質層を有する正極と、
負極活物質粒子を含む負極活物質層を有する負極と、
前記正極活物質層および前記負極活物質層の間にあるセパレータと、
電解液を含む電解質と
固体粒子と
を備え、
負極側の窪み含浸領域および負極側の深部領域、
または、
負極側の窪み含浸領域および負極側の深部領域、並びに、正極側の窪み含浸領域および正極側の深部領域
を有し、
前記負極側の窪み含浸領域は、前記電解質および前記固体粒子が配置された、前記負極活物質層の最表面に位置する隣接負極活物質粒子間の窪みを含む領域であり、
前記負極側の深部領域は、前記電解質または前記電解質および前記固体粒子が配置された、前記負極側の窪み含浸領域より深い側にある前記負極活物質層内部の領域であり、
前記正極側の窪み含浸領域は、前記電解質および前記固体粒子が配置された、前記正極活物質層の最表面に位置する隣接正極活物質粒子間の窪みを含む領域であり、
前記正極側の深部領域は、前記電解質または前記電解質および前記固体粒子が配置された、前記正極側の窪み含浸領域より深い側にある前記正極活物質層内部の領域であり、
前記負極側の窪み含浸領域における前記固体粒子の濃度は、３０体積％以上であり、
前記正極側の窪み含浸領域における前記固体粒子の濃度は、３０体積％以上であり、
前記電解液は、下記式（１）で表される不飽和環状炭酸エステル、並びに、式（２）および式（３）で表されるハロゲン化炭酸エステルの少なくとも１種を含む電池。

（式（１）中、Ｘは、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（＝Ｒ２）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（＝Ｒ２）−Ｃ（＝Ｒ３）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（Ｒ４）（Ｒ５）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（Ｒ４）（Ｒ５）−Ｃ（Ｒ６）（Ｒ７）−、−Ｃ（Ｒ４）（Ｒ５）−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（Ｒ６）（Ｒ７）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（＝Ｒ２）−Ｃ（Ｒ４）（Ｒ５）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（Ｒ４）（Ｒ５）−Ｃ（＝Ｒ２）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｏ−Ｃ（Ｒ４）（Ｒ５）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｏ−Ｃ（＝Ｒ２）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（＝Ｒ８）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（＝Ｒ２）−Ｃ（＝Ｒ８）−からなる群から選ばれた何れか一の２価の基である。Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、炭素数１の２価の炭化水素基または炭素数１の２価のハロゲン化炭化水素基である。Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ独立して、１価の水素基（−Ｈ）、炭素数１以上８以下の１価の炭化水素基、炭素数１以上８以下の１価のハロゲン化炭化水素基または炭素数１以上６以下の１価の酸素含有炭化水素基である。Ｒ８は、炭素数２以上５以下のアルキレン基または炭素数２以上５以下のハロゲン化アルキレン基である。）

（式（２）中、Ｒ２１〜Ｒ２４は、それぞれ独立して、水素基、ハロゲン基、アルキル基またはハロゲン化アルキル基であり、Ｒ２１〜Ｒ２４のうちの少なくとも１つはハロゲン基またはハロゲン化アルキル基である。）

（式（３）中、Ｒ２５〜Ｒ３０は、それぞれ独立して、水素基、ハロゲン基、アルキル基またはハロゲン化アルキル基であり、Ｒ２５〜Ｒ３０のうちの少なくとも１つはハロゲン基またはハロゲン化アルキル基である。）
［２］
前記負極側の窪み含浸領域および負極側の深部領域、並びに、正極側の窪み含浸領域および正極側の深部領域を有する［１］に記載の電池。
［３］
前記負極側の窪み含浸領域および前記負極側の深部領域のみを有する［１］又は［２］に記載の電池。
［４］
前記少なくとも一方の深部領域の固体粒子濃度は、３体積％以下である［１］〜［３］の何れか一に記載の電池。
［５］
前記少なくとも一方の窪み含浸領域の前記固体粒子濃度は、前記少なくとも一方の窪み
含浸領域と同一電極側の深部領域の固体粒子濃度の１０倍以上である［１］〜［４］の何れか一に記載の電池。
［６］
前記負極側の窪み含浸領域の厚さは、前記負極活物質層の厚さの１０％以上４０％以下である［１］〜［５］の何れか一に記載の電池。
［７］
前記少なくとも一方の窪み含浸領域に含まれる前記固体粒子の粒子径Ｄ９５は、活物質粒子の粒子径Ｄ５０の２／√３−１倍以上である［１］〜［６］の何れか一に記載の電池。
［８］
前記少なくとも一方の窪み含浸領域に含まれる前記固体粒子の粒子径Ｄ５０は、活物質粒子の粒子径Ｄ５０の２／√３−１倍以下である［１］〜［７］の何れか一に記載の電池。
［９］
前記固体粒子のＢＥＴ比表面積は、１ｍ²／ｇ以上６０ｍ²／ｇ以下である［１］〜［８］の何れか一に記載の電池。
［１０］
前記式（１）で表される不飽和環状炭酸エステルの含有量は、０．０１質量％以上１０質量％以下である［１］〜［９］の何れか一に記載の電池。
［１１］
前記式（２）および式（３）で表されるハロゲン化炭酸エステルの含有量は、０．０１質量％以上５０質量％以下である［１］〜［１０］の何れか一に記載の電池。
［１２］
前記固体粒子は、無機粒子および有機粒子の少なくとも何れかである［１］〜［１１］の何れか一に記載の電池。
［１３］
前記無機粒子は、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ストロンチウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸リチウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、ベーマイト、ホワイトカーボン、酸化ジルコニウム水和物、酸化マグネシウム水和物、水酸化マグネシウム８水和物、炭化ホウ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、フッ化リチウム、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化マグネシウム、リン酸トリリチウム、リン酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、ポリリン酸アンモニウム、ケイ酸塩鉱物、炭酸塩鉱物、酸化鉱物からなる群から選ばれた少なくとも何れかの粒子であり、
前記有機粒子は、メラミン、メラミンシアヌレート、ポリリン酸メラミン、架橋ポリメタクリル酸メチル、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオリド、ポリアミド、ポリイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂からなる群から選ばれた少なくとも何れかの粒子である［１２］に記載の電池。
［１４］
前記ケイ酸塩鉱物は、タルク、ケイ酸カルシウム、ケイ酸亜鉛、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、カオリナイト、セピオライト、イモゴライト、セリサイト、パイロフィライト、雲母、ゼオライト、ムライト、サポナイト、アタパルジャイト、モンモリロナイトからなる群から選ばれた少なくとも１種であり、
前記炭酸塩鉱物は、ハイドロタルサイト、ドロマイトからなる群から選ばれた少なくとも１種であり、
前記酸化鉱物は、スピネルである［１３］に記載の電池。
［１５］
前記電解質は、前記電解液を保持した高分子化合物をさらに含む［１］〜［１４］の何れか一に記載の電池
［１６］
前記電解質は、ゲル状の電解質である［１］〜［１５］のいずれか一に記載の電池。
［１７］
［１］〜［１６］の何れか一に記載の電池と、
前記電池を制御する制御部と、
前記電池を内包する外装と
を有する電池パック。
［１８］
［１］〜［１６］の何れか一に記載の電池を有し、前記電池から電力の供給を受ける電子機器。
［１９］
［１］〜［１６］の何れか一に記載の電池と、
前記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
前記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を有する電動車両。
［２０］
［１］〜［１６］の何れか一に記載の電池を有し、前記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
［２１］
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え、
前記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、前記電池の充放電制御を行う［２０］に記載の蓄電装置。
［２２］
［１］〜［１６］の何れか一に記載の電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から前記電池に電力が供給される電力システム。

Claims

正極活物質粒子を含む正極活物質層を有する正極と、
負極活物質粒子を含む負極活物質層を有する負極と、
前記正極活物質層および前記負極活物質層の間にあるセパレータと、
電解液を含む電解質と
固体粒子と
を備え、
負極側の窪み含浸領域および負極側の深部領域、
または、
負極側の窪み含浸領域および負極側の深部領域、並びに、正極側の窪み含浸領域および正極側の深部領域
を有し、
前記負極側の窪み含浸領域は、前記電解質および前記固体粒子が配置された、前記負極活物質層の最表面に位置する隣接負極活物質粒子間の窪みを含む領域であり、
前記負極側の深部領域は、前記電解質または前記電解質および前記固体粒子が配置された、前記負極側の窪み含浸領域より深い側にある前記負極活物質層内部の領域であり、
前記正極側の窪み含浸領域は、前記電解質および前記固体粒子が配置された、前記正極活物質層の最表面に位置する隣接正極活物質粒子間の窪みを含む領域であり、
前記正極側の深部領域は、前記電解質または前記電解質および前記固体粒子が配置された、前記正極側の窪み含浸領域より深い側にある前記正極活物質層内部の領域であり、
前記負極側の窪み含浸領域における前記固体粒子の濃度は、３０体積％以上であり、
前記正極側の窪み含浸領域における前記固体粒子の濃度は、３０体積％以上であり、
前記電解液は、下記式（１）で表される不飽和環状炭酸エステル、並びに、式（２）および式（３）で表されるハロゲン化炭酸エステルの少なくとも１種を含む電池。

(式（１）中、Ｘは、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（＝Ｒ２）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（＝Ｒ２）−Ｃ（＝Ｒ３）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（Ｒ４）（Ｒ５）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（Ｒ４）（Ｒ５）−Ｃ（Ｒ６）（Ｒ７）−、−Ｃ（Ｒ４）（Ｒ５）−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（Ｒ６）（Ｒ７）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（＝Ｒ２）−Ｃ（Ｒ４）（Ｒ５）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（Ｒ４）（Ｒ５）−Ｃ（＝Ｒ２）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｏ−Ｃ（Ｒ４）（Ｒ５）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｏ−Ｃ（＝Ｒ２）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（＝Ｒ８）−、−Ｃ（＝Ｒ１）−Ｃ（＝Ｒ２）−Ｃ（＝Ｒ８）−からなる群から選ばれた何れか一の２価の基である。Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、炭素数１の２価の炭化水素基または炭素数１の２価のハロゲン化炭化水素基である。Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ独立して、１価の水素基（−Ｈ）、炭素数１以上８以下の１価の炭化水素基、炭素数１以上８以下の１価のハロゲン化炭化水素基または炭素数１以上６以下の１価の酸素含有炭化水素基である。Ｒ８は、炭素数２以上５以下のアルキレン基または炭素数２以上５以下のハロゲン化アルキレン基である。)

（式（２）中、Ｒ２１〜Ｒ２４は、それぞれ独立して、水素基、ハロゲン基、アルキル基またはハロゲン化アルキル基であり、Ｒ２１〜Ｒ２４のうちの少なくとも１つはハロゲン基またはハロゲン化アルキル基である。）

（式（３）中、Ｒ２５〜Ｒ３０は、それぞれ独立して、水素基、ハロゲン基、アルキル基またはハロゲン化アルキル基であり、Ｒ２５〜Ｒ３０のうちの少なくとも１つはハロゲン基またはハロゲン化アルキル基である。）
前記負極側の窪み含浸領域および負極側の深部領域、並びに、正極側の窪み含浸領域および正極側の深部領域を有する請求項１に記載の電池。
前記負極側の窪み含浸領域および前記負極側の深部領域のみを有する請求項１又は２に記載の電池。
前記少なくとも一方の深部領域の固体粒子濃度は、３体積％以下である請求項１から３のいずれか一に記載の電池。
前記少なくとも一方の窪み含浸領域の前記固体粒子濃度は、前記少なくとも一方の窪み
含浸領域と同一電極側の深部領域の固体粒子濃度の１０倍以上である請求項１から４のいずれか一に記載の電池。
前記負極側の窪み含浸領域の厚さは、前記負極活物質層の厚さの１０％以上４０％以下である請求項１から５のいずれか一に記載の電池。
前記少なくとも一方の窪み含浸領域に含まれる前記固体粒子の粒子径Ｄ９５は、活物質粒子の粒子径Ｄ５０の２／√３−１倍以上である請求項１から６のいずれか一に記載の電池。
前記少なくとも一方の窪み含浸領域に含まれる前記固体粒子の粒子径Ｄ５０は、活物質粒子の粒子径Ｄ５０の２／√３−１倍以下である請求項１から７のいずれか一に記載の電池。
前記固体粒子のＢＥＴ比表面積は、１ｍ²／ｇ以上６０ｍ²／ｇ以下である請求項１から８のいずれか一に記載の電池。
前記式（１）で表される不飽和環状炭酸エステルの含有量は、０．０１質量％以上１０質量％以下である請求項１から９のいずれか一に記載の電池。
前記式（２）および式（３）で表されるハロゲン化炭酸エステルの含有量は、０．０１質量％以上５０質量％以下である請求項１から１０のいずれか一に記載の電池。
前記固体粒子は、無機粒子および有機粒子の少なくとも何れかである請求項１から１１のいずれか一に記載の電池。
前記無機粒子は、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ストロンチウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸リチウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、ベーマイト、ホワイトカーボン、酸化ジルコニウム水和物、酸化マグネシウム水和物、水酸化マグネシウム８水和物、炭化ホウ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、フッ化リチウム、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化マグネシウム、リン酸トリリチウム、リン酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、ポリリン酸アンモニウム、ケイ酸塩鉱物、炭酸塩鉱物、酸化鉱物からなる群から選ばれた少なくとも何れかの粒子であり、
前記有機粒子は、メラミン、メラミンシアヌレート、ポリリン酸メラミン、架橋ポリメタクリル酸メチル、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオリド、ポリアミド、ポリイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂からなる群から選ばれた少なくとも何れかの粒子である請求項１２に記載の電池。
前記ケイ酸塩鉱物は、タルク、ケイ酸カルシウム、ケイ酸亜鉛、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、カオリナイト、セピオライト、イモゴライト、セリサイト、パイロフィライト、雲母、ゼオライト、ムライト、サポナイト、アタパルジャイト、モンモリロナイトからなる群から選ばれた少なくとも１種であり、
前記炭酸塩鉱物は、ハイドロタルサイト、ドロマイトからなる群から選ばれた少なくとも１種であり、
前記酸化鉱物は、スピネルである請求項１３に記載の電池。
前記電解質は、前記電解液を保持した高分子化合物をさらに含む請求項１から１４のいずれか一に記載の電池。
前記電解質は、ゲル状の電解質である請求項１から１５のいずれか一に記載の電池。
請求項１から１６のいずれか一に記載の電池と、
前記電池を制御する制御部と、
前記電池を内包する外装と
を有する電池パック。
請求項１から１６のいずれか一に記載の電池を有し、前記電池から電力の供給を受ける電子機器。
請求項１から１６のいずれか一に記載の電池と、
前記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
前記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を有する電動車両。
請求項１から１６のいずれか一に記載の電池を有し、前記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
請求項１から１６のいずれか一に記載の電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から前記電池に電力が供給される電力システム。