硫化物固体电解质的制造方法技术

本发明专利技术的主要目的在于提供可制造易于使离子传导性能得到提高的硫化物固体电解质的制造方法。本发明专利技术的硫化物固体电解质的制造方法具有：投入工序：将用于制造以通式(100-x)(0.75Li2S·0.25P2S5)·xLiI(其中，x为0＜x＜100)为主体的硫化物固体电解质的原料投入容器中；和非晶化工序：在该投入工序后将原料非晶化；以上述通式中包含的x以及非晶化工序中的容器内的反应场温度y[℃]满足y＜－2.00x+1.79×102的方式控制容器内的反应场温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硫化物固体电解质的制造方法
本专利技术涉及硫化物固体电解质的制造方法，特别地，涉及使用包含LiI的原料制造的硫化物固体电解质的制造方法。
技术介绍
锂离子二次电池与以往的二次电池相比能量密度高，能够以高电压进行工作。因此，作为易于实现小型轻量化的二次电池在移动电话等信息设备中使用，近年来，作为电动汽车用或混合动力汽车用等大型动力用途的需求也正在高涨。锂离子二次电池具有正极层和负极层以及配置于它们之间的电解质层，作为用于电解质层的电解质，例如已知非水系的液体状、固体状的物质等。使用液体状的电解质(以下称作“电解液”)的情况下，电解液易于向正极层、负极层的内部渗透。因此，易于形成正极层或负极层所含有的活性物质与电解液的界面，易于使性能提高。但是，广泛使用的电解液是可燃性的，因此需要搭载用于确保安全性的系统。另一方面，使用阻燃性的固体状的电解质(以下称作“固体电解质”)时，则能够简化上述系统。因此，具备含有固体电解质的层(以下称作“固体电解质层”)的形式的锂离子二次电池(以下有时称作“全固体电池”)的开发正在进行。作为与这样的全固体电池中可使用的固体电解质有关的技术，例如在专利文献1中，公开了利用机械研磨法制造Li2S-P2S5系晶化玻璃(锂离子传导性硫化物系晶化玻璃)的技术。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2005-228570号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在作为具有离子传导性的硫化物固体电解质的Li2S-P2S5系电解质中添加了LiI的Li2S-P2S5-LiI电解质，可显现高的离子传导性能。该Li2S-P2S5-LiI电解质可使用专利文献1所公开的机械研磨法来制造。然而，在通过专利文献1所公开的技术制造Li2S-P2S5-LiI电解质的情况下，存在易于制造离子传导性能降低的Li2S-P2S5-LiI电解质的问题。因此，本专利技术的课题在于提供可使用包含LiI的原料制造提高了离子传导性能的硫化物固体电解质的硫化物固体电解质的制造方法。用于解决课题的手段本专利技术人经过锐意研究的结果发现，在将使用包含LiI的原料制造以通式(100-x)(0.75Li2S·0.25P2S5)·xLiI(x为0＜x＜100)为主体的硫化物固体电解质时的合成硫化物玻璃的容器内的反应场温度设为y[℃]时，如果y达到规定温度以上，则特定的结晶相(Li3PS4-LiI结晶相、Li3PS4结晶相。以下相同。)出现，具有该特定的结晶相的硫化物固体电解质的离子传导性能易于降低。进一步地，本专利技术人发现，通过以上述x和y满足规定的条件式的方式控制合成硫化物玻璃时的容器内的反应场温度y，可防止上述特定的结晶相的出现，其结果，可制造提高了离子传导性能的硫化物固体电解质。而且，本专利技术人发现，通过以上述x和y满足规定的条件式的方式控制合成硫化物玻璃时的容器内的反应场温度y，一方面防止上述特定的结晶相的出现，一方面易于提高离子传导性能得到提高的硫化物固体电解质的生产率。本专利技术是基于这些发现而完成的。为了解决上述课题，本专利技术采用了以下手段。即，本专利技术是硫化物固体电解质的制造方法，其具有：投入工序：将用于制造以通式(100-x)(0.75Li2S·0.25P2S5)·xLiI(其中x为0<x<100。以下相同。)为主体的硫化物固体电解质的原料投入容器；和非晶化工序：在该投入工序后，将上述原料非晶化；其中，以上述通式中包含的x以及非晶化工序中的容器内的反应场温度y[℃]满足下述式(1)的方式控制上述容器内的反应场温度，y＜－2.00x+1.79×102……式(1)在此，在本专利技术中，“以通式(100-x)(0.75Li2S·0.25P2S5)·xLiI为主体的硫化物固体电解质”是指硫化物固体电解质所包含的由通式(100-x)(0.75Li2S·0.25P2S5)·xLiI表示的硫化物固体电解质的比例至少为50mol％以上。另外，“用于制造以通式(100-x)(0.75Li2S·0.25P2S5)·xLiI为主体的硫化物固体电解质的原料”只要是可制造Li2S-P2S5-LiI电解质的原料(以下有时仅称作“电解质原料”)就不特别限定。作为这样的电解质原料，除Li2S、P2S5及LiI的组合外，还可例示包含Li、P、S及I的其它原料的组合等。另外，在本专利技术中，“投入工序”只要是向容器中至少投入电解质原料的工序即可，也可以是在向容器中投入电解质原料的同时投入例如湿式的机械研磨法中使用的液体的工序。另外，在本专利技术中，“非晶化工序”可以是使用烃等不与原料、生成的电解质反应的液体的湿式的机械研磨法，可以是不使用该液体的干式的机械研磨法，也可以是熔融急冷法。此外，也可使用通过对投入容器内的原料加热、搅拌以使之反应而将原料非晶化的机械研磨以外的方法。予以说明，在通过机械研磨法进行非晶化的方式的非晶化工序的情况下，“以满足式(1)的方式控制容器内的反应场温度”意味着以非晶化工序中的反应场的最高温度满足式(1)的方式控制容器内的反应场温度。与此相对，在通过熔融急冷法进行非晶化的方式的非晶化工序的情况下，“以满足式(1)的方式控制容器内的反应场温度”意味着以在非晶化工序中，一旦升温到成为y≥－2.00x+1.79×102的温度后急冷时的到达温度(最低温度)满足式(1)的方式控制容器内的反应场温度。通过具有以将原料非晶化时的容器内的反应场温度y满足上述式(1)的方式控制，同时将原料非晶化的非晶化工序，可不使成为离子传导性降低原因的特定的结晶产生来制造Li2S-P2S5-LiI电解质。通过不使成为离子传导性降低原因的结晶产生，变得易于提高制造的Li2S-P2S5-LiI电解质的离子传导性能。另外，在上述本专利技术中，x可以为x≥20(20≤x＜100)。另外，在上述本专利技术中，在非晶化工序中，优选使容器内的反应场温度为40℃以上。通过这种方式，易于提高将原料非晶化、合成硫化物玻璃的速度，因此变得容易降低硫化物固体电解质的制造成本。另外，在上述本专利技术中，进一步地，优选以x以及反应场温度y满足下述式(2)的方式控制容器内的反应场温度。通过这种方式，防止上述特定的结晶相的出现，同时易于提高合成硫化物玻璃的速度，因此变得易于提高离子传导性能得到提高的硫化物固体电解质的生产率。y＞－2.00x+1.52×102……式(2)另外，在上述本专利技术中，在非晶化工序中，优选向容器内赋予热能。通过这种方式，通过控制赋予的热能，变得容易控制硫化物玻璃的合成速度。其结果，提高了硫化物玻璃的合成速度，而且变得容易制造具有优异的离子传导性能的硫化物固体电解质。在此，“向容器内赋予热能”，除了通过从容器的外侧加热向容器内赋予热能的方式以外，可例举即使不使用外部热源也能在容器内使热能产生，且通过抑制放热使容器内的反应场温度为规定温度以上的方式(例如，在机械研磨法中，使用与从容器的外侧加热时使用的容器相比更大的容器的方式)等。另外，在上述本专利技术中，非晶化工序可以是通过湿式的机械研磨法将原料非晶化的工序。即使是这种方式，也可使用包含LiI的原料制造离子传导性能得到提高的硫化物固体电解质。专利技术效果根据本专利技术，能够提供可使用包含LiI的原料来制造离子传导性能得到提高的硫化物固体电解质的硫化物固体电解质的制造方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
硫化物固体电解质的制造方法，其包括：投入工序：将用于制造以通式(100‑x)(0.75Li2S·0.25P2S5)·xLiI为主体的硫化物固体电解质的原料投入容器，其中，x为0＜x＜100，和非晶化工序：在所述投入工序后将所述原料非晶化，以所述通式中含有的x以及所述非晶化工序中的所述容器内的反应场温度y[℃]满足下述式(1)的方式控制所述容器内的反应场温度，y＜－2.00x+1.79×102 式(1)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.27 JP 2012-2861761.硫化物固体电解质的制造方法，其包括：投入工序：将用于制造以通式(100-x)(0.75Li2S·0.25P2S5)·xLiI为主体的硫化物固体电解质的原料投入容器，其中，x为0＜x＜100，和非晶化工序：向所述容器内赋予热能，在所述投入工序后将所述原料非晶化，以所述通式中含有的x以及所述非晶化工序中的所述容器内的反应场温度y[℃]满足下述式(1)和下述式(2)的方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳拓男，田中拓海，橘内真一郎，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP