电气设备用正极材料以及使用了其的电气设备用正极和电气设备的制作方法

本发明涉及电气设备用正极材料以及使用了其的电气设备用正极和电气设备。

背景技术：

1、近年来，为了应对全球变暖而迫切期望降低二氧化碳量。在汽车业界中，通过导入电动汽车(ev)、混合动力电动汽车(hev)来降低二氧化碳排放量备受期待，正在积极地进行把握它们实用化的关键的发动机驱动用二次电池等非水电解质二次电池的开发。

2、作为发动机驱动用二次电池，寻求与便携电话、笔记本电脑等中使用的民生用锂二次电池相比具有极高的输出特性和高能量。因此，在实际的全部电池之中具有最高理论能量的锂二次电池备受关注，现在正在快速进行开发。

3、此处，现在通常正在普及的锂二次电池的电解质使用可燃性的有机电解液。在这种液系锂二次电池中，与其它电池相比更加严格要求针对漏液、短路、过充电等的安全对策。

4、因而，近年来积极地进行在电解质中使用氧化物系、硫化物系的固体电解质得到的全固态锂二次电池的相关研究开发。固体电解质是在固体中以能够进行离子传导的离子传导体作为主体而构成的材料。因此，在全固态锂二次电池中，在原理上不会像以往的液体系锂二次电池那样地发生由可燃性的有机电解液引起的各种问题。另外，一般来说，若使用高电位/大容量的正极材料、大容量的负极材料，则可实现电池的输出密度和能量密度的大幅提高。例如，硫单质(s8)具有1670mah/g左右的极大理论容量，具备成本低且资源丰富的优点。

5、另一方面，作为能够在全固态电池中使用的大容量的负极材料，已知的是向正极供给锂离子的负极活性物质、即金属锂。其中，在使用金属锂作为负极活性物质且使用硫化物固体电解质作为固体电解质的全固态电池中，金属锂与硫化物固体电解质发生反应的结果，有时电池特性会降低。

6、此处，在专利文献1中，出于应对这种问题的目的，提出了将包含导电剂和碱金属硫化物的复合材料用作全固态电池的正极材料的技术，所述碱金属硫化物与前述导电剂的表面进行了一体化。根据专利文献1，通过设为这种构成的正极材料，从而提供理论容量高、不向正极供给锂离子的负极活性物质亦可使用的正极材料和锂离子电池。

7、现有技术文献

8、专利文献

9、专利文献1：国际公开第2012/102037号单行本

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、然而，如专利文献1的表1中记载的那样，即便在采用上述技术的情况下，也无法说取出的放电容量一定充分，存在无法充分活用理论容量大的硫活性物质的问题。另外，根据二次电池的用途，仅取出容量大是不充分的，还寻求在高充放电倍率下进行充放电时取出充分的容量(即，所谓的充放电倍率特性是充分的)。例如，充放电倍率特性不充分的二次电池无法有效地利用对于快速充放电而言充分的容量。

3、因而，本发明的目的在于，提供对于使用含硫的正极活性物质得到的电气设备而言能够提高容量特性和充放电倍率特性的手段。

4、用于解决问题的方案

5、本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究。其结果发现：在包含具有细孔的导电材料、固体电解质和含硫的正极活性物质的正极材料中，通过按照前述固体电解质与前述正极活性物质以彼此接触的方式配置在前述细孔的内部表面的方式构成，从而能够解决上述课题，由此完成了本发明。

6、本发明的一个形态是一种电气设备用正极材料，其包含具有细孔的导电材料、固体电解质和含硫的正极活性物质，至少一部分前述固体电解质与至少一部分前述正极活性物质以彼此接触的方式配置在前述细孔的内部表面。

7、发明的效果

8、根据本发明，对于使用含硫的正极活性物质得到的电气设备而言，能够提高容量特性和充放电倍率特性。

技术特征：

1.一种电气设备用正极材料，其包含具有细孔的导电材料、固体电解质和含硫的正极活性物质，

2.根据权利要求1所述的电气设备用正极材料，其中，由所述正极活性物质形成的连续相被填充在所述细孔的内部，所述固体电解质作为分散相而配置在所述连续相中。

3.根据权利要求1或2所述的电气设备用正极材料，其中，在基于tem-edx的所述导电材料的截面的观察图像中，仅源自所述固体电解质的元素的计数相对于全部元素的计数的比值为0.10以上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电气设备用正极材料，其中，所述导电材料为碳材料。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电气设备用正极材料，其中，所述导电材料的细孔容积为1.0ml/g以上。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的电气设备用正极材料，其中，所述导电材料的平均细孔直径为50nm以下。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电气设备用正极材料，其中，所述固体电解质为硫化物固体电解质。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的电气设备用正极材料，其中，所述固体电解质含有碱金属原子，且含有磷原子和/或硼原子。

9.根据权利要求8所述的电气设备用正极材料，其中，所述碱金属为锂。

10.一种电气设备用正极，其包含权利要求1～9中任一项所述的电气设备用正极材料。

11.一种电气设备，其包含权利要求10所述的电气设备用正极。

12.根据权利要求11所述的电气设备，其为全固态锂离子二次电池。

技术总结
提供对于使用含硫的正极活性物质得到的电气设备而言能够提高容量特性和充放电倍率特性的手段。在包含具有细孔的导电材料、固体电解质和含硫的正极活性物质的电气设备用正极材料中，以至少一部分前述固体电解质和至少一部分前述正极活性物质配置在前述细孔的内部表面的方式来构成。

技术研发人员：小野正树,伊藤淳史,安田博文,荻原航,诸冈正浩,藤本美咲
受保护的技术使用者：日产自动车株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13