硫化物固体电解质材料、电池和硫化物固体电解质材料的制造方法技术

本发明专利技术的课题在于提供离子传导性和耐还原性良好的硫化物固体电解质材料。本发明专利技术通过提供下述硫化物固体电解质材料，从而解决上述课题，该硫化物固体电解质材料的特征在于，在使用了CuK α射线的X射线衍射测定中的2θ＝29.86°±1.00°的位置具有峰，具有Li2y+3PS4(0.1≤y≤0.175)的组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及离子传导性和耐还原性良好的硫化物固体电解质材料。
技术介绍
随着近年来的个人电脑、摄像机和移动电话等信息关联设备、通信设备等的急速的普及，作为其电源利用的电池的开发已受到重视。另外，在汽车产业界等中也在进行着电动汽车用或混合动力汽车用的高输出功率且高容量的电池的开发。现在，在各种电池中，从能量密度高的观点出发，锂电池受到了关注。现在已市售的锂电池由于使用了包含可燃性的有机溶剂的电解液，因此抑制短路时的温度上升的安全装置、用于防止短路的结构变得必要。与此相对，将电解液改为固体电解质层、将电池全固体化了的锂电池由于在电池内没有使用可燃性的有机溶剂，因此认为实现安全装置的简化，制造成本、生产率优异。作为在全固体锂电池中使用的固体电解质材料，已知硫化物固体电解质材料。专利文献1中公开了在X射线衍射测定中具有特定的峰的硫化物固体电解质材料,特别地，通过使用Si元素，从而使耐还原性提高。专利文献2中公开了在X射线衍射测定中具有特定的峰的硫化物固体电解质材料，特别地，公开了LiGePS系的硫化物固体电解质材料。专利文献3中公开了含有在X射线衍射测定中具有特定的峰的硫化物固体电解质材料的电池。特别地，通过设置控制负极活性物质层的电位的控制部，从而防止硫化物固体电解质材料的还原分解，提高充放电效率。专利文献4中公开了硫化物固体电解质材料的制造方法，其具有调节原料组合物中的Li2S的比例、形成不具有Li2S的中间体的第一玻璃化工序。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-177288号公报专利文献2：国际公开第2011/118801号专利文献3：日本特开2013-120700号公报专利文献4：日本特开2011-129312号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题从电池的高输出功率化的观点出发，需求离子传导性良好的固体电解质材料。专利文献1～3中公开了在X射线衍射测定中具有特定的峰的硫化物固体电解质材料具有良好的离子传导性。另一方面，专利文献1～3中记载的硫化物固体电解质材料(特别是LiGePS)存在耐还原性低的问题。本专利技术鉴于上述问题而完成，主要目的在于提供离子传导性和耐还原性良好的硫化物固体电解质材料。用于解决课题的手段为了解决上述课题，本专利技术中，提供硫化物固体电解质材料，其特征在于，在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中的2θ＝29.86°±1.00°的位置具有峰，具有Li2y+3PS4(0.1≤y≤0.175)的组成。根据本专利技术，由于具备具有2θ＝29.86°附近的峰的晶相，因此能够制成离子传导性良好的硫化物固体电解质材料。进而，上述晶相由于通常由Li、P和S构成，因此例如与含有Ge、Si、Sn等金属元素的情形相比，能够制成耐还原性良好的硫化物固体电解质材料。上述专利技术中，优选在2θ＝24.01°±1.00°的位置还具有峰。另外，本专利技术中，提供硫化物固体电解质材料，其特征在于，含有具有由Li元素和S元素构成的八面体O、由P元素和S元素构成的四面体T1、以及由P元素和S元素构成的四面体T2、上述四面体T1和上述八面体O共有棱、上述四面体T2和上述八面体O共有顶点的晶体结构，具有Li2y+3PS4(0.1≤y≤0.175)的组成。根据本专利技术，由于八面体O、四面体T1和四面体T2具有指定的晶体结构(三维结构)，因此能够制成离子传导性良好的硫化物固体电解质材料。进而，上述晶体结构由于由Li、P和S构成，因此例如与含有Ge、Si、Sn等金属元素的情形相比，能够制成耐还原性良好的硫化物固体电解质材料。另外，本专利技术中，提供电池，该电池含有：含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、以及在上述正极活性物质层和上述负极活性物质层之间形成的电解质层，其特征在于，上述正极活性物质层、上述负极活性物质层和上述电解质层的至少一者含有上述的硫化物固体电解质材料。根据本专利技术，通过使用上述的硫化物固体电解质材料，能够制成输出功率高、并且耐还原性高的电池。另外，本专利技术中，提供硫化物固体电解质材料的制造方法，其为上述的硫化物固体电解质材料的制造方法，其特征在于，具有：使用含有上述硫化物固体电解质材料的构成成分的原料组合物，采用机械研磨法合成不具有Li2S的离子传导性材料的离子传导性材料合成工序；和通过将上述离子传导性材料加热，从而得到上述硫化物固体电解质材料的加热工序。根据本专利技术，通过采用机械研磨法合成不具有Li2S的离子传导性材料，然后进行加热工序，从而能够得到具备具有2θ＝29.86°附近的峰的晶相的硫化物固体电解质材料。因此，能够得到离子传导性良好的硫化物固体电解质材料。进而，硫化物固体电解质材料由于通常由Li、P和S构成，因此能够得到耐还原性良好的硫化物固体电解质材料。上述专利技术中，优选上述加热工序中的加热温度为230℃～300℃的范围内。专利技术的效果在本专利技术中，产生能够得到离子传导性和耐还原性良好的硫化物固体电解质材料的效果。附图说明图1为说明本专利技术的硫化物固体电解质材料的晶体结构的一例的立体图。图2为表示本专利技术的电池的一例的概略截面图。图3为表示本专利技术的硫化物固体电解质材料的制造方法的一例的说明图。图4为表示实施例1-1～1-4、2-1～2-3、3中的组成域的三元图。图5为对于实施例1-1和参考例中得到的硫化物固体电解质材料的XRD测定的结果。图6为对于实施例1-1和比较例1中得到的硫化物固体电解质材料的XRD测定的结果。图7为对于实施例1-1和比较例1中的加热处理前的样品(非晶质化的离子传导性材料)的XRD测定的结果。图8为对于实施例1-1、2-1、3和比较例2中得到的硫化物固体电解质材料的XRD测定的结果。图9为对于实施例1-1、2-1、3和比较例2中得到的硫化物固体电解质材料的Li离子电导率测定的结果。图10为对于实施例1-1～1-4中得到的硫化物固体电解质材料的XRD测定的结果。图11为对于实施例2-1～2-3中得到的硫化物固体电解质材料的XRD测定的结果。图12为对于实施例1-1～1-4、2-1～2-3中得到的硫化物固体电解质材料的Li离子电导率测定的结果。图13为对于实施例1-1和参考例中得到的硫化物固体电解质材料的CV测定的结果。图14为对于使用了实施例1-1和参考例中得到的硫化物固体电解质材料的评价用电池的充放电测定的结果。具体实施方式以下，对本专利技术的硫化物固体电解质材料、电池、和硫化物固体电解质材料的制造方法详细地说明。A.硫化物固体电解质材料首先，对于本专利技术的硫化物固体电解质材料进行说明。本专利技术的硫化物固体电解质材料可以大致区分为2个实施方式。因此，对于本专利技术的硫化物固体电解质材料，分为第一实施方式和第二实施方式进行说明。1.第一实施方式第一实施方式的硫化物固体电解质材料，其特征在于，在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中的2θ＝29.86°±1.00°的位置具有峰，具有Li2y+3PS4(0.1≤y≤0.175)的组成。根据第一实施方式，由于具备具有2θ＝29.86°附近的峰的晶相，因此能够制成离子传导性良好的硫化物固体电解质材料。进而，上述晶相由于通常由Li、P和S构成，因此例如与含有Ge、Si、Sn等金属元素的情形相比，能够制成耐还原性良好的硫化物固体电解质材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
硫化物固体电解质材料，其特征在于，在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中的2θ＝29.86°±1.00°的位置具有峰，具有Li2y+3PS4(0.1≤y≤0.175)的组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.25 JP 2014-130282;2015.03.06 JP 2015-045211.硫化物固体电解质材料，其特征在于，在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中的2θ＝29.86°±1.00°的位置具有峰，具有Li2y+3PS4(0.1≤y≤0.175)的组成。2.根据权利要求1所述的硫化物固体电解质材料，其特征在于，在2θ＝24.01°±1.00°的位置还具有峰。3.硫化物固体电解质材料，其特征在于，含有如下晶体结构：具有由Li元素和S元素构成的八面体O、由P元素和S元素构成的四面体T1、以及由P元素和S元素构成的四面体T2，所述四面体T1和所述八面体O共有棱、所述四面体T2和所述八面体O共有顶点，具有Li2y+3PS4(0.1≤y≤0.17...

【专利技术属性】
技术研发人员：菅野了次，平山雅章，铃木耕太，堀智，加藤祐树，
申请(专利权)人：国立大学法人东京工业大学，丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP