固体电解质和使用其的电极合剂、固体电解质层、固态电池制造技术

本发明专利技术的固体电解质包含化合物A和化合物B，所述化合物A包含具有硫银锗矿型晶体结构的结晶相，且用Li

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解质和使用其的电极合剂、固体电解质层、固态电池


[0001]本专利技术涉及固体电解质和使用其的电极合剂、固体电解质层、固态电池。

技术介绍

[0002]近年来，作为在多种液系电池中使用的电解液的替代品，固体电解质备受关注。期待使用了这种固体电解质的固态电池作为与使用了可燃性有机溶剂的液系电池相比安全性高且兼具高能量密度的电池而进行实用化。
[0003]作为与固体电解质有关的现有技术，例如已知专利文献1中记载的技术。该文献中存在锂离子电池所使用的固体电解质之一、即硫化物固体电解质的相关记载。作为硫化物固体电解质的晶体结构，已知各种结构，其中之一有硫银锗矿型晶体结构。该文献中记载了：包含化合物且该化合物包含具有硫银锗矿型晶体结构的结晶相的固体电解质不含卤化锂或者包含卤化锂时其量少是理想的。此外，该文献还记载了硫化物固体电解质有可能与大气中的水分反应而产生硫化氢的问题。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：US2019/305371A1

技术实现思路

[0007]以往认为：包含化合物且该化合物包含具有硫银锗矿型晶体结构的结晶相的固体电解质中以异相的形式包含的卤化锂会对该固体电解质的锂离子电导率造成不良影响。但是，至今为止并未研究卤化锂如何影响硫化氢自固体电解质的产生。因此，本专利技术的课题在于，提供能够抑制硫化氢产生的固体电解质。
[0008]为了解决前述课题，本专利技术人进行了深入研究，结果意外地发现：若固体电解质中存在具有特定结构的卤化锂，则可抑制自固体电解质产生硫化氢。本专利技术是基于该见解而进行的，其通过提供下述固体电解质而解决了前述课题，所述固体电解质包含化合物A和化合物B，所述化合物A包含具有硫银锗矿型晶体结构的结晶相，且用Li
a
PS
b
X
c
(X为至少一种卤族元素。a表示3.0以上且6.0以下的数。b表示3.5以上且4.8以下的数。c表示0.1以上且3.0以下的数)表示，
[0009]所述化合物B用LiX(式中，X为与前述相同的定义)表示，
[0010]前述化合物B的微晶尺寸为25nm以上。
具体实施方式
[0011]以下，根据其优选实施方式来说明本专利技术。本专利技术的固体电解质包含Li
a
PS
b
X
c
(X为至少一种卤族元素。a表示3.0以上且6.0以下的数。b表示3.5以上且4.8以下的数。c表示0.1以上且3.0以下的数)所示的化合物A。化合物A在室温(25℃)下为固体且具有锂离子传导性。本专利技术的固体电解质在包含化合物A的基础上，还包含LiX(式中，X为与前述相同的定
义)所示的化合物B。
[0012]本专利技术中的化合物A是包含具有硫银锗矿型晶体结构的结晶相的结晶性材料。尤其是，化合物A可以包含玻璃成分、即非晶质成分。化合物A“包含具有硫银锗矿型晶体结构的结晶相”是指：只要化合物A至少包含具有硫银锗矿型晶体结构的结晶相即可，也可以包含与该具有硫银锗矿型晶体结构的结晶相不同的结晶相(也称为“异相”)。当然，也可以不包含该异相。作为构成该异相的化合物，例如可列举出Li3PS4。
[0013]在化合物A中，具有硫银锗矿型晶体结构的结晶相相对于构成化合物A的全部结晶相的比率例如可以为10质量％以上，也可以为20质量％以上，还可以为50质量％以上。其中，化合物A优选包含具有硫银锗矿型晶体结构的结晶相来作为主相。
[0014]此处，“主相”是指：相对于构成本专利技术固体电解质的所有结晶相的总量，比率最大的相。因而，化合物A的含有比率相对于构成本专利技术固体电解质的全部结晶相，例如优选为60质量％以上，其中，更优选为70质量％以上、80质量％以上、90质量％以上。
[0015]另一方面，“异相”是指：相对于构成本专利技术固体电解质的全部结晶相的总量，比率小于上述主相的相。因而，化合物B的含有比率相对于构成本专利技术固体电解质的全部结晶相，例如优选为40质量％以下，其中，更优选为30质量％、20质量％以下、10质量％以下。
[0016]需要说明的是，结晶相的比率例如可通过利用X射线衍射测定计算含有比率来判定。
[0017]具有硫银锗矿型晶体结构的结晶相是指：具有源自化学式Ag8GeS6所示的矿物的化合物组所具有的结晶相。从提高锂离子传导性的观点出发，包含具有硫银锗矿型晶体结构的结晶相的化合物A特别优选具有属于立方晶的晶体结构。
[0018]本专利技术的固体电解质中是否含有包含具有硫银锗矿型晶体结构的结晶相的化合物例如可通过XRD测定来确认。即，在通过使用了CuKα1射线的X射线衍射装置而测得的X射线衍射图案中，硫银锗矿型晶体结构的结晶相在2θ＝15.34
°±
1.00
°
、17.74
°±
1.00
°
、25.19
°±
1.00
°
、29.62
°±
1.00
°
、30.97
°±
1.00
°
、44.37
°±
1.00
°
、47.22
°±
1.00
°
、51.70
°±
1.00
°
处具有特征性峰。进而，例如在2θ＝54.26
°±
1.00
°
、58.35
°±
1.00
°
、60.72
°±
1.00
°
、61.50
°±
1.00
°
、70.46
°±
1.00
°
、72.61
°±
1.00
°
处也具有特征性峰。需要说明的是，本说明书中的“峰”是指峰的顶点。此外，前述峰优选分别独立存在而不与其它峰重叠。
[0019]本专利技术的固体电解质中，优选构成化合物A的硫银锗矿型晶体结构的结晶相相对于全部结晶相而形成主相。另一方面，化合物B在本专利技术的固体电解质中优选形成副相，其是与硫银锗矿型晶体结构的结晶相不同相的物质。因此，若针对本专利技术的固体电解质进行X射线衍射测定，则至少观察到硫银锗矿型晶体结构的结晶相和源自化合物B的结晶相。
[0020]本专利技术的固体电解质中，优选控制了化合物B的微晶尺寸。由此，可抑制本专利技术的固体电解质产生硫化氢。本专利技术人认为其理由如下所述。
[0021]本专利技术的固体电解质如上所述包含化合物A。若制造化合物A，则有时产物中不可避免地共存有化合物B。通常认为：化合物B是具有强吸湿性而能够吸附空气中的水分的化合物。本专利技术人着眼于这一点而进一步推进研究时发现：若化合物A中以异相的形式存在具有比特定值更大的微晶尺寸的化合物B，则化合物B的吸湿作用变得更强。并且，以此为起因，化合物A与空气本文档来自技高网...

【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，其包含化合物A和化合物B，所述化合物A包含具有硫银锗矿型晶体结构的结晶相，且用Li
a
PS
b
X
c
表示，其中，X为至少一种卤族元素，a表示3.0以上且6.0以下的数，b表示3.5以上且4.8以下的数，c表示0.1以上且3.0以下的数，所述化合物B用LiX表示，式中，X为与前述相同的定义，所述化合物B的微晶尺寸为25nm以上。2.根据权利要求1所述的固体电解质，其BET比表面积为14.0m2/g以下。3.根据权利要求1或2所述的固体电解质，其中，所述化合物B的微晶尺寸为70nm以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：星裕二，松岛英明，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：