(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-09
(45)【発行日】2023-11-17
(54)【発明の名称】高性能安全量産容易全固体電池
(51)【国際特許分類】
H01M 10/0562 20100101AFI20231110BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20231110BHJP
H01M 10/0585 20100101ALI20231110BHJP
H01M 4/62 20060101ALI20231110BHJP
H01M 4/525 20100101ALI20231110BHJP
H01M 4/40 20060101ALI20231110BHJP
【ＦＩ】
H01M10/0562
H01M10/052
H01M10/0585
H01M4/62 Z
H01M4/525
H01M4/40
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021211722
(22)【出願日】2021-12-24
(62)【分割の表示】P 2018062013の分割
【原出願日】2018-03-28
(65)【公開番号】P2022046664
(43)【公開日】2022-03-23
【審査請求日】2022-01-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000211569
【氏名又は名称】中松 義郎
(72)【発明者】
【氏名】中松 義郎
【審査官】川口 陽己
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－２２４４２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１８８４４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２１９１３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－００４６７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０３８４３３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／０５－１０／０５８７
Ｈ０１Ｂ １／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
固体電解質が単体固体ボロンからなる、正極性物質及び負極性物質の隙間に入り得る微粒子単体固体ボロンである事を特徴とする全固体電池。
【請求項2】
請求項１に於て、粒子状正極性物質層、正極性物質及び負極性物質の隙間に入り得る微粒子単体固体ボロン電解質層及び粒子状負極性物質層を積層したことを特徴とする全固体電池。
【請求項3】
請求項２に於て、前記微粒子単体固体ボロンを負極活物質に混在させ、前記固体電解質が負極集電体層に接触する構造とする事を特徴とする全固体電池。
【請求項4】
請求項１に於て、前記微粒子単体固体ボロンの電解質部材の両側に正極ニッケル系酸化物質材料及び負極金属リチウムを有する事を特徴とする全固体電池。
【請求項5】
請求項２に於て、基板の上にすべての層が積層した集電体層、負極活物質層、前記微粒子単体固体ボロン電解質層及び正極活物質層を有することを特徴とする全固体電池。
【請求項6】
請求項５に於て、集電体の負極及び正極が前記微粒子単体固体ボロン電解質に接触している事を特徴とする全固体電池。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
全固体電池
【背景技術】
【0002】
現在の電解液に基づく電池（リチウムイオン電池を含む）は、容量、寿命、安全性で問題があった。これを改善すべく考えられた公知の全固体電池はLi＋の通り道の性能が高い材料は燃えやすいので、安全性が問題。又、電極と電解質の界面抵抗が大きい、EV用高性能品は量産技術が未確立等の欠点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は全固体電池の上記の多くの問題を解決するのが課題である。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は固体電解質をボロン又はボロンを含ませる。
【発明の効果】
【0005】
本発明により安全性が向上し電解液漏れ、揮発、発火がなくなり、数分で充電する超急速充電が可能、エネルギ密度の大幅向上、自己放電が大幅低減、電池の設計自由度を増す、多層化が可能となり、基盤に表面実装出来る部品・部材になる、バッテリの容量が５０％拡大し、速いチャージが行われ、リチャージの耐久性が高く、２００，０００回リチャージしても劣化が無いこと等の効果が実験で確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
従来の電解質を用いるリチウムイオン電池は、一定以上の高電圧下では内部抵抗値が急激に増大した。
又、公知の全固体電池は電極と固体電解質の接触面が狭く界面抵抗値が非常に大きかった。
本発明の全固体電池は高電圧を印加しても内部抵抗値が低いままで、高出力化が容易になる事が実験で確認された。
又、公知の全固体電池は電極と固体電解質の接触面が狭く界面抵抗値が非常に大きかった。
本発明の全固体電池は高電圧を印加しても内部抵抗値が低いままで、高出力化が容易になる事が実験で確認された。
【0008】
本発明の実施例１は、図１に示すごとく正極（集電体４と酸化物材料１），負極（集電体４と金属リチウム２）とボロン固体電解質３とから成る。この固体電解質の物質は従来色々な研究、提案が成されたが色々な欠点があり不十分なものだったが本発明者は多くの物質の実験により遂にボロンが最適である事を発見した。
【0009】
図２は本発明第２の実施例で微粒子を積層したバルク型全固体電池の概念図であり、正極性物質１，負極性物質２，ボロン固体電池電解質３、４は集電体である。
この実施例は電極層に電極活物装置多量に導入する事によって電池容量も大きく出来る特徴がある。
この実施例は電極層に電極活物装置多量に導入する事によって電池容量も大きく出来る特徴がある。
【0010】
図３は本発明の第３実施例で、単結晶固体ボロン電解質部材３の両側に正極ニッケル系酸化物材料１，負極金属リチウム２を製膜した概念図で、長寿命、安全性、信頼性のあるものである。
【0011】
図４は本発明の第４実施例で薄膜型全固体電池の概念図である。薄膜型は気相法を用いて薄膜を積層するもので、基板５の上に集電体４、負極活物質２、ボロン固体電解質３、正極活物質１を設けたものであり、多サイクル充放電でも容量劣化が無くサイクル寿命に優れている事が確認された。
【産業上の利用可能性】
【0012】
本発明により発明の効果で述べたごとく、公知全固体電池より多大の優れた効果がある上、公知の全固体電池が解決出来なかった通り道の性能が高い材料は燃えやすい事、電極と電解液の界面抵抗が大きい事、量産技術が確立出来る事などすべて解決出来るのでEV向け高性能品など産業上の利用可能性が極めて大である。
【符号の説明】
【0013】
１ 正極活物質
２ 負極活物質
３ 本発明ボロン固体電解質
４ 集電体
５ 基盤
２ 負極活物質
３ 本発明ボロン固体電解質
４ 集電体
５ 基盤
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】