本公開涉及鋰離子電池。

背景技術(shù)：

1、日本特開2019-192338公開了一種全固體電池，其中，正極面和負(fù)極面中的至少一者具有狹縫狀的槽。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鋰離子電池(以下可以簡(jiǎn)稱為"電池")的制造時(shí)，電解液被浸滲于蓄電元件。在電解液的浸滲不充分，電解液沒有遍及整體的情況下，放電容量可能低于設(shè)計(jì)容量。

2、一般而言，作為高容量化的手段，考慮增加活性物質(zhì)層的單位面積重量的手段(以下也記為"第1手段")、或者增加活性物質(zhì)層的面積的手段(以下也記為"第2手段")。在第1手段中，存在電解液的浸滲變得困難、電阻增大等不良情況多的傾向。因此，以往傾向于選擇第2手段。但是，在蓄電元件具有雙極結(jié)構(gòu)的情況下，多數(shù)情況下不得不選擇第1手段。因?yàn)樵陔p極結(jié)構(gòu)的情況下，電池電壓依賴于電極的層疊數(shù)。在第2手段中，層疊數(shù)也會(huì)增加。為了成為預(yù)定的電池電壓，多數(shù)情況下無法選擇第2手段。

3、在第1手段中，活性物質(zhì)層變厚。存在活性物質(zhì)層越厚，電解液的浸滲所需的時(shí)間(以下也記為"浸滲時(shí)間")就變得越長(zhǎng)的傾向。為了縮短浸滲時(shí)間，考慮對(duì)活性物質(zhì)層設(shè)置槽。通過槽形成電解液的流通路徑，可期待縮短浸滲時(shí)間。通常，認(rèn)為槽設(shè)置于正極活性物質(zhì)層是合適的。在負(fù)極活性物質(zhì)層設(shè)置槽的情況下，充電時(shí)，鋰(li)離子集中于槽的邊緣，由此li可能析出。但是，一般而言，正極活性物質(zhì)層是容量的源泉。在初次充電前，正極活性物質(zhì)層含有l(wèi)i。由于在正極活性物質(zhì)層設(shè)置槽，正極活性物質(zhì)層的體積被削減。其結(jié)果，設(shè)計(jì)容量下降。

4、本公開的目的是縮短浸滲時(shí)間。

5、1.

6、在本公開的一個(gè)方面，鋰離子電池包含以下方案。

7、一種鋰離子電池，

8、包含正極活性物質(zhì)層、負(fù)極活性物質(zhì)層和電解液。

9、負(fù)極活性物質(zhì)層包含第1區(qū)域和第2區(qū)域。

10、在負(fù)極活性物質(zhì)層的與厚度方向正交的方向上，第1區(qū)域和第2區(qū)域交替配置。

11、負(fù)極活性物質(zhì)層包含第1活性物質(zhì)和第2活性物質(zhì)。

12、第2活性物質(zhì)的比容量大于第1活性物質(zhì)。

13、鋰離子電池滿足下述的式(1)和式(2)的關(guān)系。

14、t2?<?t1??(1)

15、r1?<?r2??(2)

16、式(1)中，

17、t1表示放電時(shí)的第1區(qū)域的厚度。

18、t2表示放電時(shí)的第2區(qū)域的厚度。

19、式(2)中，

20、r1表示第1區(qū)域中的第2活性物質(zhì)的質(zhì)量相對(duì)于第1活性物質(zhì)和第2活性物質(zhì)的合計(jì)質(zhì)量之比。

21、r2表示第2區(qū)域中的第2活性物質(zhì)的質(zhì)量相對(duì)于第1活性物質(zhì)和第2活性物質(zhì)的合計(jì)質(zhì)量之比。

22、負(fù)極活性物質(zhì)層包含第1區(qū)域和第2區(qū)域。第2區(qū)域比第1區(qū)域薄。在第2區(qū)域的表面與第1區(qū)域的表面之間存在臺(tái)階差。即，第2區(qū)域是槽的底壁。負(fù)極活性物質(zhì)層包含第1活性物質(zhì)和第2活性物質(zhì)。第2活性物質(zhì)是高容量活性物質(zhì)。與第1區(qū)域相比，在第2區(qū)域(槽的底壁)中，高容量活性物質(zhì)的比率變高。因此，與周圍相比，槽中的li接受性能夠局部地提高。即，能夠減少li的析出。而且，通過形成槽，可期待縮短浸滲時(shí)間。通過在負(fù)極活性物質(zhì)層設(shè)置槽，能夠避免正極活性物質(zhì)層的削減。

23、2.

24、上述1記載的鋰離子電池例如也可以包含以下方案。還滿足下述的式(3)和式(4)的關(guān)系中的至少一者。

25、t2/t1?≤?0.4??(3)

26、t02/t01?≤?0.3??(4)

27、式(4)中，

28、t01表示初次充電前的第1區(qū)域的厚度。

29、t02表示初次充電前的第2區(qū)域的厚度。

30、通過滿足上述式(3)和式(4)的關(guān)系中的至少一者，可期待縮短浸滲時(shí)間。再者，負(fù)極活性物質(zhì)層的厚度在充電時(shí)增大，并在放電時(shí)減小。不過，在初次充電后，放電時(shí)的厚度不會(huì)恢復(fù)到初次充電前的厚度。即，通常滿足"t01<t1"和"t02<t2"的關(guān)系。

31、3.

32、上述2記載的鋰離子電池例如也可以包含以下方案。還滿足下述的式(5)和式(6)的關(guān)系中的至少一者。

33、130μm?≤?t1??(5)

34、100μm?≤?t01??(6)

35、以往，在滿足上述式(5)和式(6)的關(guān)系中的至少一者的情況下，浸滲時(shí)間顯著增大。在上述"1"記載的電池中，即使在滿足上述式(5)和式(6)的關(guān)系中的至少一者的情況下，也可期待縮短浸滲時(shí)間。

36、4.

37、上述1～3中任一項(xiàng)記載的鋰離子電池例如也可以包含以下方案。

38、第1活性物質(zhì)包含石墨。

39、第2活性物質(zhì)包含選自硅、氧化硅和硅碳復(fù)合材料中的至少1種。

40、與石墨相比，硅(si)、氧化硅(sio)和硅碳復(fù)合材料(si-c)能夠具有更大的比容量。

41、5.

42、在本公開的一個(gè)方面，鋰離子電池也可以包含以下方案。

43、一種鋰離子電池，

44、包含正極活性物質(zhì)層、負(fù)極活性物質(zhì)層和電解液。

45、負(fù)極活性物質(zhì)層包含第1區(qū)域和第2區(qū)域。

46、在負(fù)極活性物質(zhì)層的與厚度方向正交的方向上，第1區(qū)域和第2區(qū)域交替配置。

47、負(fù)極活性物質(zhì)層包含第1活性物質(zhì)和第2活性物質(zhì)。

48、第2活性物質(zhì)的比容量大于第1活性物質(zhì)。

49、第1活性物質(zhì)包含石墨。

50、第2活性物質(zhì)包含選自硅、氧化硅和硅碳復(fù)合材料中的至少1種。

51、所述鋰離子電池滿足上述的式(1)和式(2)的關(guān)系。

52、所述鋰離子電池滿足上述的式(3)和式(4)的關(guān)系中的至少一者。

53、所述鋰離子電池還滿足上述的式(5)和式(6)的關(guān)系中的至少一者。

54、以下，說明本公開的實(shí)施方式(以下可以簡(jiǎn)稱為"本實(shí)施方式")和本公開的實(shí)施例(以下可以簡(jiǎn)稱為"本實(shí)施例")。不過，本實(shí)施方式和本實(shí)施例沒有限定本公開的技術(shù)范圍。本實(shí)施方式和本實(shí)施例在所有方面都是例示。本實(shí)施方式和本實(shí)施例是非限制性的。本公開的技術(shù)范圍包括與權(quán)利要求書的記載同等含義及范圍內(nèi)的所有變更。例如，從一開始就預(yù)定包括從本實(shí)施方式提取任意方案并將它們?nèi)我饨M合的情況。

技術(shù)特征：

1.一種鋰離子電池，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池，

5.一種鋰離子電池，

技術(shù)總結(jié)
一種鋰離子電池，包含正極活性物質(zhì)層、負(fù)極活性物質(zhì)層和電解液。負(fù)極活性物質(zhì)層包含第1區(qū)域和第2區(qū)域。在負(fù)極活性物質(zhì)層的與厚度方向正交的方向上，第1區(qū)域和第2區(qū)域交替配置。負(fù)極活性物質(zhì)層包含第1活性物質(zhì)和第2活性物質(zhì)。第2活性物質(zhì)的比容量大于第1活性物質(zhì)。滿足“T2<T1”和“R1<R2”的關(guān)系。T1表示放電時(shí)的第1區(qū)域的厚度。T2表示放電時(shí)的第2區(qū)域的厚度。R1表示第1區(qū)域中的第2活性物質(zhì)的質(zhì)量相對(duì)于第1活性物質(zhì)和第2活性物質(zhì)的合計(jì)質(zhì)量之比。R2表示第2區(qū)域中的第2活性物質(zhì)的質(zhì)量相對(duì)于第1活性物質(zhì)和第2活性物質(zhì)的合計(jì)質(zhì)量之比。

技術(shù)研發(fā)人員：瀨上正晴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19