固体电解质材料和使用它的电池制造技术

本公开提供一种具有高的锂离子传导率的固体电解质材料。本公开的固体电解质材料包含Li、M、O和X。M是选自Nb和Ta中的至少一种元素。X是选自Cl、Br和I中的至少一种元素。Br和I中的至少一种元素。Br和I中的至少一种元素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解质材料和使用它的电池


[0001]本公开涉及固体电解质材料和使用它的电池。

技术介绍

[0002]专利文献1公开了一种使用硫化物固体电解质材料的全固体电池。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献1：日本特开2011
‑
129312号公报

技术实现思路

[0005]专利技术要解决的课题
[0006]本公开的目的是提供一种具有高的锂离子传导率的固体电解质材料。
[0007]用于解决课题的手段
[0008]本公开的固体电解质材料包含Li、M、O和X，其中，M是选自Nb和Ta中的至少一种元素，X是选自Cl、Br和I中的至少一种元素。
[0009]专利技术的效果
[0010]本公开提供一种的具有高的锂离子传导率的固体电解质材料。
附图说明
[0011]图1表示第2实施方式的电池1000的剖视图。
[0012]图2表示第2实施方式的电极材料1100的剖视图。
[0013]图3表示为了评价固体电解质材料的离子传导率而使用的加压成型模具300的示意图。
[0014]图4是表示试样1
‑
1的固体电解质材料的离子传导率的温度依赖性的曲线图。
[0015]图5是表示试样1
‑
1和1
‑
8的固体电解质材料的X射线衍射图的曲线图。
[0016]图6是表示试样1
‑
1～1
‑
4的固体电解质材料的X射线衍射图的曲线图。
[0017]图7是表示试样1
‑
5～1
‑
7的固体电解质材料的X射线衍射图的曲线图。
[0018]图8是表示试样1
‑
1的电池的初期放电特性的曲线图。
[0019]图9是表示试样2
‑
1的固体电解质材料的离子传导率的温度依赖性的曲线图。
[0020]图10是表示试样2
‑
1～2
‑
13的固体电解质材料的X射线衍射图的曲线图。
[0021]图11是表示试样2
‑
14～2
‑
22的固体电解质材料的X射线衍射图的曲线图。
[0022]图12是表示试样2
‑
23～2
‑
28的固体电解质材料的X射线衍射图的曲线图。
[0023]图13是表示试样2
‑
1的电池的初期放电特性的曲线图。
具体实施方式
[0024]以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。
[0025](第1实施方式)
[0026]第1实施方式的固体电解质材料，包含Li、M、O和X。M是选自Nb和Ta中的至少一种元素。X是选自Cl、Br和I中的至少一种元素。第1实施方式的固体电解质材料具有高的锂离子传导率。
[0027]第1实施方式的固体电解质材料，可用于得到具有优异的充放电特性的电池。该电池的例子有全固体二次电池。
[0028]第1实施方式的固体电解质材料，能够在设想的电池的使用温度范围(例如
‑
30℃～80℃的范围)内维持高的锂离子传导率。因此，使用了第1实施方式的固体电解质材料的电池，即使在存在温度变化的环境中也能够稳定地工作。
[0029]从安全性的观点出发，期望第1实施方式的固体电解质材料中不含硫。不含硫的固体电解质材料即使暴露于大气中也不会产生硫化氢，因此安全性优异。请注意专利文献1公开的硫化物固体电解质材料如果暴露于大气中则会产生硫化氢。
[0030]为了提高固体电解质材料的离子传导性，第1实施方式的固体电解质材料可以实质上由Li、M、O和X构成。“第1实施方式的固体电解质材料实质上由Li、M、O和X构成”是指Li、M、O和X的物质量的合计相对于构成第1实施方式的固体电解质材料的全部元素的物质量的合计的摩尔比为90％以上。作为一例，该摩尔比也可以为95％以上。
[0031]为了提高固体电解质材料的离子传导性，第1实施方式的固体电解质材料可以仅由Li、M、O和X构成。
[0032]为了提高固体电解质材料的离子传导性，X可以包含碘(即I)。I相对于X的摩尔比可以为30％以下。
[0033]为了提高固体电解质材料的离子传导性，在第1实施方式的固体电解质材料中，X可以是选自Cl和Br中的至少一种元素。
[0034]为了提高固体电解质材料的离子传导性，X可以包含Cl。
[0035]以下，对第1实施方式的固体电解质材料的第1例和第2例进行说明。第1实施方式的固体电解质材料的第1例记载为“第1固体电解质材料”。第1实施方式的固体电解质材料的第2例记载为“第2固体电解质材料”。
[0036]＜第1固体电解质材料＞
[0037]第1固体电解质材料含有第1结晶相，在通过使用Cu
‑
Kα射线的X射线衍射测定得到的该第1结晶相的X射线衍射图中，在衍射角2θ的值为12.9
°
以上且14.1
°
以下的第1范围和衍射角2θ的值为24.0
°
以上且25.8
°
以下的第2范围之中至少一个范围存在峰。第1结晶相具有高的锂离子传导率。第1固体电解质材料含有第1结晶相，由此容易形成供锂离子扩散的路径。其结果，第1固体电解质材料具有高的锂离子传导率。
[0038]X射线衍射图可以通过使用Cu
‑
Kα射线(波长为1.5405和1.5444，即、波长为0.15405nm和0.15444nm)、采用θ
‑
2θ法的X射线衍射测定来取得。
[0039]第1固体电解质材料可用于得到具有优异的充放电特性的电池。
[0040]X射线衍射图中的衍射峰的衍射角，定义为表示SN比(即、信号S相对于背景噪音N之比)的值为3以上、且半值宽度为10
°
以下的山状部分的最大强度的角度。半值宽度是指在将衍射峰的最大强度设为I
MAX
时，由强度为I
MAX
的一半的值的两个衍射角之差表示的宽度。
[0041]第1固体电解质材料的X射线衍射图中，可以在第1范围和第2范围都存在峰。这样的第1结晶相具有更高的锂离子传导率。因此，含有该第1结晶相的第1固体电解质材料具有
更高的锂离子传导率。
[0042]为了进一步提高固体电解质材料的离子传导率，第1固体电解质材料可以还含有与第1结晶相不同的第2结晶相。即、第1固体电解质材料可以还含有在与第1结晶相的峰不同的衍射角2θ存在峰的第2结晶相。通过第1固体电解质材料含有第2结晶相，可促进第1结晶相之间的锂离子的传导。其结果，第1固体电解质材料具有更高的锂离子传导率。
[0043]第2结晶相可以介于第1结晶相之间。
[0044]为了提高固体电解质材料的离子传导率，Li相对于M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固体电解质材料，其包含Li、M、O和X，其中，M是选自Nb和Ta中的至少一种元素，X是选自Cl、Br和I中的至少一种元素。2.根据权利要求1所述的固体电解质材料，X是选自Cl和Br中的至少一种元素。3.根据权利要求1或2所述的固体电解质材料，X包含Cl。4.根据权利要求1～3中任一项所述的固体电解质材料，其含有第1结晶相，在通过使用Cu
‑
Kα射线的X射线衍射测定得到的所述第1结晶相的X射线衍射图中，在衍射角2θ的值为12.9
°
以上且14.1
°
以下的第1范围和衍射角2θ的值为24.0
°
以上且25.8
°
以下的第2范围之中的至少一个范围存在峰。5.根据权利要求4所述的固体电解质材料，在所述第1范围和所述第2范围都存在峰。6.根据权利要求4或5所述的固体电解质材料，其还含有与所述第1结晶相不同的第2结晶相。7.根据权利要求1～6中任一项所述的固体电解质材料，Li相对于M的摩尔比Li/M为1.0以上且2.0以下。8.根据权利要求1～6中任一项所述的固体电解质材料，O相对于X的摩尔比O/X为0.1以上且0.25以下。9.根据权利要求1～3中任一项所述的固体电解质材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中良明，酒井章裕，浅野哲也，宫崎晃畅，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：