JP2020038784A - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
《態様1》
正極活物質層用下地層及び正極活物質層が積層されている構成を有するリチウムイオン二次電池であって、
前記正極活物質層用下地層は、NbがドープされているSrTiO3層であり、
前記正極活物質層用下地層と前記正極活物質層との間に、LaAlO3層を有しており、かつ
前記正極活物質層と前記正極活物質層用下地層との間に、前記LaAlO3層を介して電流が流れることができる、
リチウムイオン二次電池。
《態様2》
前記LaAlO3層及び前記正極活物質層が、前記正極活物質層用下地層に対してエピタキシャル成長している、態様1に記載のリチウムイオン二次電池。
《態様3》
前記正極活物質層が、リチウム金属酸化物を含有している、態様1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。
《態様4》
前記正極活物質層の上に、固体電解質層を有する、態様1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
《態様5》
前記固体電解質層が、リン酸系固体電解質を含有している、態様4に記載のリチウムイオン二次電池。
本開示のリチウムイオン二次電池は、正極活物質層用下地層及び正極活物質層が積層されている構成を有するリチウムイオン二次電池であって、正極活物質層用下地層は、NbがドープされているSrTiO3層であり、正極活物質層用下地層と正極活物質層との間に、LaAlO3層を有しており、かつ正極活物質層と正極活物質層用下地層との間に、LaAlO3層を介して電流が流れることができる、リチウムイオン二次電池である。
本開示において、正極活物質層用下地層は、NbがドープされているSrTiO3層である。
本開示において、LaAlO3層は、正極活物質層用下地層と正極活物質層との間に積層されている。このLaAlO3層は、正極活物質層用下地層に対してエピタキシャル成長していてよい。
本開示において、正極活物質層が含有する正極活物質は、リチウム金属酸化物であってよいが、正極活物質であれば特に限定されず、例えばLiNiCoAlO2、LiNiMnCoO2、LiFePO4、LiMn1−xFexPO4又は、LiMn2O4、又はLiNi0.5Mn1.5O4等を用いることができる。また、正極活物質層は、正極活物質層用下地層に対してエピタキシャル成長していてもよい。
本開示のリチウムイオン二次電池が全固体電池である場合、リチウムイオン二次電池は、正極活物質層の上、すなわち正極活物質層の、正極活物質層用下地層側の面の反対側の面の上に固体電解質層を有していることができる。固体電解質層は、固体電解質としてのリン酸系酸化物固体電解質を含有していることができるが、固体電解質は、リン酸系酸化物固体電解質に限定されず、全固体電池の固体電解質として利用可能な材料を用いることができる。例えば、固体電解質は、硫化物固体電解質、リン酸系酸化物固体電解質以外の酸化物固体電解質、又はポリマー電解質等であってよいが、これらに限定されない。
負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含み、好ましくは上述した固体電解質をさらに含む。そのほか、使用用途や使用目的等に合わせて、例えば、導電助剤又はバインダー等のリチウムイオン二次電池の負極活物質層に用いられる添加剤を含むことができる。
負極活物質の材料としては、特に限定されず、金属リチウムであってよく、リチウムイオン等の金属イオンを吸蔵及び放出可能な材料であってよい。リチウムイオン等の金属イオンを吸蔵及び放出可能な材料としては、例えば、負極活物質は、合金系負極活物質又は炭素材料等であってよいが、これらに限定されない。
導電助剤としては、特に限定されない。例えば、導電助剤は、VGCF(気相成長法炭素繊維、Vapor Grown Carbon Fiber)及びカーボンナノ繊維等の炭素材並びに金属材等であってよいが、これらに限定されない。
バインダーとしては、特に限定されない。例えば、バインダーは、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ブタジエンゴム(BR)若しくはスチレンブタジエンゴム(SBR)等の材料、又はこれらの組合せであってよいが、これらに限定されない。
集電体層としては、正極集電体層及び負極集電体層を挙げることができる。本開示のリチウムイオン二次電池では、導電性を有する正極活物質層用下地層が正極集電体層を兼ねることができるが、正極集電体層を別途有する構成であってもよい。
正極集電体層に用いられる材料は、特に限定されず、リチウムイオン二次電池に使用できるものを適宜採用されうる。例えば、正極集電体層に用いられる材料は、SUS、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン、又はカーボン等であってよいが、これらに限定されない。
負極集電体層に用いられる材料は、特に限定されず、リチウムイオン二次電池に使用できるものを適宜採用されうる。例えば、負極集電体層に用いられる材料は、SUS、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン、又はカーボン等であってよいが、これらに限定されない。
以下のようにして実施例1のリチウムイオン二次電池を作製した。
正極活物質層としてのLiCoO2薄膜を正極活物質層用下地層としてのNbがドープされているSrTiO3層の上に直接堆積させたことを除いて、実施例1と同様にして比較例1のリチウムイオン二次電池を作製した。
LaAlO3層の代わりにSrZrO3層を用いたことを除いて、実施例1と同様にして比較例2のリチウムイオン二次電池を作製した。なお、SrZrO3層は、パルスレーザー堆積法によってNbがドープされているSrTiO3層の上に堆積させた。
実施例1並びに比較例1及び2のリチウムイオン二次電池について、充電時(3.9V)のコール・コールプロットを行うことにより、それぞれのリチウムイオン二次電池のインピーダンスを測定した。実施例1のリチウムイオン二次電池のコール・コールプロットを図6に、比較例1のリチウムイオン二次電池のコール・コールプロットを図7に、比較例2のリチウムイオン二次電池のコール・コールプロットを図8A及びBにそれぞれ示した。
2 正極活物質層
3 固体電解質層
4 LaAlO3層
5 負極活物質層
6 SrZrO3層
10 リチウムイオン二次電池
20 Ti層
30 Au層
Claims (5)
- 正極活物質層用下地層及び正極活物質層が積層されている構成を有するリチウムイオン二次電池であって、
前記正極活物質層用下地層は、NbがドープされているSrTiO3層であり、
前記正極活物質層用下地層と前記正極活物質層との間に、LaAlO3層を有しており、かつ
前記正極活物質層と前記正極活物質層用下地層との間に、前記LaAlO3層を介して電流が流れることができる、
リチウムイオン二次電池。 - 前記LaAlO3層及び前記正極活物質層が、前記正極活物質層用下地層に対してエピタキシャル成長している、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記正極活物質層が、リチウム金属酸化物を含有している、請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記正極活物質層の上に、固体電解質層を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記固体電解質層が、リン酸系固体電解質を含有している、請求項4に記載のリチウムイオン二次電池。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023223065A1 (ja) * | 2022-05-19 | 2023-11-23 | 日産自動車株式会社 | 二次電池 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013037855A (ja) * | 2011-08-05 | 2013-02-21 | Tokyo Institute Of Technology | 電子放出源および薄膜成長用基板 |
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JP2018029046A (ja) * | 2016-08-19 | 2018-02-22 | 国立大学法人東北大学 | 全固体リチウム電池および全固体リチウム電池の製造方法 |
-
2018
- 2018-09-04 JP JP2018165191A patent/JP7025308B2/ja active Active
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