固体电解质材料及使用了该固体电解质材料的电池制造技术

本发明专利技术提供一种具有高锂离子传导率的固体电解质材料。本发明专利技术的固体电解质材料包含Li、Zr、Y、M及X。M为选自Nb及Ta中的至少一种的元素。X为选自Cl及Br中的至少一种的元素。X为选自Cl及Br中的至少一种的元素。X为选自Cl及Br中的至少一种的元素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解质材料及使用了该固体电解质材料的电池


[0001]本专利技术涉及固体电解质材料及使用了该固体电解质材料的电池。

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]专利文献2公开了一种用组成式Li6‑
3z
Y
z
X6(0＜z＜2、X＝Cl或Br)表示的固体电解质材料。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2011
‑
129312号公报
[0007]专利文献2：国际公开第2018/025582号

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的课题
[0009]本专利技术的目的在于提供一种具有高锂离子传导率的固体电解质材料。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]本专利技术的固体电解质材料包含Li、Zr、Y、M及X，M为选自Nb及Ta中的至少一种的元素，且X为选自Cl及Br中的至少一种的元素。
[0012]专利技术的效果
[0013]本专利技术提供一种具有高锂离子传导率的固体电解质材料。
附图说明
[0014]图1表示第二实施方式的电池1000的剖视图。
[0015]图2表示为评价固体电解质材料的离子传导率而使用的加压成形模300的示意图。
[0016]图3为表示实施例1的固体电解质材料的阻抗测定结果的Cole
‑
Cole图的图表。
[0017]图4为表示实施例1的电池的初期放电特性的图表。
具体实施方式
[0018]以下，一边参照附图一边说明本专利技术的实施方式。
[0019](第一实施方式)
[0020]第一实施方式的固体电解质材料包含Li、Zr、Y、M及X。M为选自Nb及Ta中的至少一种的元素。X为选自Cl及Br中的至少一种的元素。第一实施方式的固体电解质材料具有高锂离子传导率。
[0021]第一实施方式的固体电解质材料可以为了获得充放电特性优异的电池而使用。该电池的例子为全固体二次电池。
[0022]第一实施方式的固体电解质材料优选不含硫。不含硫的固体电解质材料即便曝露
在大气中、也不会产生硫化氢，因此安全性优异。专利文献1所公开的硫化物固体电解质材料曝露于大气中时，要留意可能产生硫化氢。
[0023]第一实施方式的固体电解质材料也可以实质上由Li、Zr、Y、M及X构成。“第一实施方式的固体电解质材料实质上由Li、Zr、Y、M及X构成”是指在第一实施方式的固体电解质材料中，相对于构成固体电解质材料的所有元素的物质量的合计，Li、Zr、Y、M及X的物质量的合计摩尔比为90％以上。作为一个例子，该摩尔比也可以为95％以上。第一实施方式的固体电解质材料也可以仅由Li、Zr、Y、M及X构成。这种固体电解质材料具有高锂离子传导率。
[0024]第一实施方式的固体电解质材料也可以含有不可避免地混入的元素。该元素的例子为氢、氮或氧。这种元素可以存在于固体电解质材料的原料粉或者用于制造或保管固体电解质材料的气氛中。
[0025]第一实施方式的固体电解质材料也可以是用以下组成式(1)所表示的材料。
[0026]Li6‑
(4+a
‑
b)c
(Zr1‑
a
‑
b
Y
b
M
a
)
c
X6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0027]这里，满足以下的数学式a＞0、b＞0、(a+b)＜1及0＜c＜1.5。
[0028]用式(1)所表示的材料具有高锂离子传导率。该固体电解质材料由于不含硫，因此安全性优异。
[0029]为了提高固体电解质材料的锂离子传导性，组成式(1)中，既可以满足数学式：0.01≤a≤0.4，或者也可以满足数学式：0.05≤a≤0.4。为了进一步提高固体电解质材料的锂离子传导性，既可以满足数学式：0.01≤a≤0.2，或者也可以满足数学式：0.05≤a≤0.2。
[0030]为了提高固体电解质材料的锂离子传导性，组成式(1)中也可以满足数学式：0.8≤c≤1.3。为了进一步提高固体电解质材料的离子传导性，也可以满足数学式：1.0≤c≤1.1。
[0031]第一实施方式的固体电解质材料既可以是结晶质，或者也可以是非晶质。
[0032]第一实施方式的固体电解质材料的形状并无限定。该形状的例子为针状、球状或椭圆球状。第一实施方式的固体电解质材料也可以是粒子。第一实施方式的固体电解质材料也可以按照具有粒料(pellet)或板的形状的方式来形成。
[0033]为了进一步提高离子传导率且形成与活性物质那样的其它材料的良好的分散状态，在第一实施方式的固体电解质材料的形状为粒子状(例如球状)时，第一实施方式的固体电解质材料也可以具有0.1μm以上且100μm以下的中值粒径。也可以优选具有0.5μm以上且10μm以下的中值粒径。中值粒径是指体积基准的粒度分布中的累积体积等于50％时的粒径。体积基准的粒度分布可以利用激光衍射散射法或图像分析装置测定。
[0034]为了形成固体电解质材料与活性物质的良好的分散状态，第一实施方式的固体电解质材料也可以具有比活性物质更小的中值粒径。
[0035]第一实施方式的固体电解质材料例如用下述方法制造。
[0036]准备成为目标组成的配合比的卤化物的原料粉。作为一个例子，在制作Li
2.2
Zr
0.6
Y
0.3
Nb
0.1
Cl6时，按照达到2.2：0.6：0.3：0.1的LiCl：ZrCl4：YCl3：NbCl5摩尔比的方式准备LiCl原料粉、ZrCl4原料粉、YCl3原料粉及NbCl5原料粉(即4种卤化物的原料粉)。也可以按照使合成过程中可能发生的组成变化相互抵消的方式，以预先调整过的摩尔比将原料粉混合。
[0037]原料粉在行星式球磨机之类的混合装置内以机械化学的方式(即利用机械化学研
磨处理的方法)相互间反应，从而获得反应物。反应物也可以在真空中或不活泼气氛中被烧成。或者，原料粉的混合物也可以在真空中或不活泼气氛中被烧成，从而获得反应物。烧成也可以在100℃以上且650℃以下进行1小时以上。
[0038]通过这些方法，获得第一实施方式的固体电解质材料。
[0039](第二实施方式)
[0040]以下说明第二实施方式。将第一实施方式中说明过的事项适当地省略。
[0041]第二实施方式的电池具备正极、电解质层及负极。电解质层配置于正极及负极之间。
[0042]选自正极、电解质层及负极中的至少1个含有第一实施方式的固体电解质材料。
[0043]第二实施方式的电池具有优异的充放电特性。
[0044]图1表示第二实施方式的电池1000的剖视图。...

【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、Zr、Y、M及X，其中，M为选自Nb及Ta中的至少一种的元素，且X为选自Cl及Br中的至少一种的元素。2.根据权利要求1所述的固体电解质材料，其用以下组成式(1)表示，Li6‑
(4+a
‑
b)c
(Zr1‑
a
‑
b
Y
b
M
a
)
c
X6ꢀꢀꢀꢀ
(1)这里，满足以下的数学式a＞0、b＞0、(a+b)＜...

【专利技术属性】
技术研发人员：久保敬，浅野哲也，宫崎晃畅，酒井章裕，
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：