离子导体及其制造方法技术

根据本发明专利技术的一个实施方式，提供一种离子导体，其包含锂(Li)、硼氢根(BH4

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离子导体及其制造方法
本专利技术涉及离子导体及其制造方法。
技术介绍
近年来，在便携信息终端、便携电子设备、电动车、混合电动车、以及定置型蓄电系统等用途中，锂离子二次电池的需求日益增加。然而，在目前的锂离子二次电池中，使用可燃性的有机溶剂作为电解液，需要牢固的外壳以免有机溶剂泄漏。另外，在便携式个人计算机等中，需要采取应对万一电解液泄漏时的风险的结构等，对设备的结构存在限制。而且，其用途已经扩展到汽车和飞机等移动体，对于定置型的锂离子二次电池要求大的容量。在这样的状况下，有比现有技术更重视安全性的趋势，不使用有机溶剂等有害物质的全固体锂离子二次电池的开发正在全力进行。作为全固体锂离子二次电池的固体电解质，正在研究使用氧化物、磷酸化合物、有机高分子、硫化物等的技术。然而，氧化物和磷酸化合物具有其颗粒坚硬的特性。因此，为了使用这些材料成型为固体电解质层，通常需要在600℃以上的高的温度下进行烧结，这是很麻烦的。而且，在使用氧化物或磷酸化合物作为固体电解质层的材料的情况下，还具有固体电解质层与电极活性物质之间的界面电阻变大的缺点。有机高分子具有室温下的锂离子传导率低，并且当温度降低时传导性急剧降低的缺点。关于新的锂离子传导性固体电解质，2007年报道有LiBH4的高温相具有高的锂离子传导性(非专利文献1)。LiBH4的密度小，将其用作固体电解质时能够制作轻型电池。此外，LiBH4即使在高温(例如约200℃)下也是稳定的，所以也能够制作耐热性的电池。然而，LiBH4具有在低于作为相转移温度的115℃时锂离子传导率大幅降低的问题。因此，为了得到即使在低于作为相转移温度的115℃时也具有高的锂离子传导性的固体电解质，提案有将LiBH4和碱金属化合物组合而成的固体电解质。例如，2009年报道了通过向LiBH4中添加LiI而形成的固溶体即使在室温下也能够保持高温相(非专利文献2和专利文献1)。作为用于提高锂离子传导性的另一种方法，提案有将通过混合作为硫化物固体电解质的0.75Li2S-0.25P2S5和LiBH4并进行机械研磨处理而得到的玻璃，作为固体电解质使用(非专利文献3)。该玻璃固体电解质在室温下的锂离子传导率高达1.6×10-3S/cm，但由于以硫化物固体电解质为主所以密度高，有形成固体电解质层时重量变重的缺点。此外，当使用这样的固体电解质层制作全固体电池时，还具有集电体或电极层(以下也将正极层和负极层合在一起称为电极层)与固体电解质层之间的界面电阻变高的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第5187703号公报非专利文献非专利文献1：AppliedPhysiCSLetters(2007)91、p.224103非专利文献2：JOURNALOFTHEAMERICANCHEMICALSOCIETY(2009)、131、p.894-895非专利文献3：JournalofPowerSources(2013)、244、p.707-710
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术的目的在于提供离子传导性、机械强度等各种特性优异的离子导体及其制造方法。用于解决课题的方法本专利技术例如如下所述。[1]一种离子导体，其包含锂(Li)、硼氢根(BH4-)、磷(P)和硫(S)，且在X射线衍射(CuKα：)中至少在2θ＝14.4±1.0度、15.0±1.0度、24.9±1.0度、29.2±1.5度、30.3±1.5度、51.1±2.5度和53.5±2.5度处具有衍射峰。[1-1]一种离子导体，其包含锂(Li)、硼氢根(BH4-)、磷(P)和硫(S)，且在X射线衍射(CuKα：)中至少在2θ＝14.4±1.0度、15.0±1.0度、24.9±1.0度、29.2±1.5度、30.3±1.5度、38.7±1.5度、43.9±2.0度、46.6±2.0度、51.1±2.5度、53.5±2.5度和60.6±3.0度处具有衍射峰。[1-2]如[1]或[1-1]所述的离子导体，其中，锂/离子导体/锂的对称单电池的、锂/离子导体的界面电阻值为0.5Ωcm2以下。[1-3]如[1]～[1-2]中任一项所述的离子导体，其中，对上述离子导体进行单轴成型(240MPa)，成型为厚度1mm、φ8mm的盘时的压坏强度为1.5kgf以上，特别为1.5～2.2kgf。[2]一种离子导体的制造方法，其包括：将LiBH4和P2S5以LiBH4﹕P2S5＝x﹕(1-x)[式中，x大于0.85且为0.98以下]的摩尔比混合得到混合物的步骤；和对上述混合物进行加热处理的步骤，其中，上述离子导体包含锂(Li)、硼氢根(BH4-)、磷(P)和硫(S)，且在X射线衍射(CuKα：)中至少在2θ＝14.4±1.0度、15.0±1.0度、24.9±1.0度、29.2±1.5度、30.3±1.5度、51.1±2.5度和53.5±2.5度处具有衍射峰。[2-1]一种离子导体的制造方法，其包括：将LiBH4和P2S5以LiBH4﹕P2S5＝x﹕(1-x)[式中，x大于0.85且为0.98以下]的摩尔比混合得到混合物的步骤；和对上述混合物进行加热处理的步骤，其中，上述离子导体包含锂(Li)、硼氢根(BH4-)、磷(P)和硫(S)，且在X射线衍射(CuKα：)中至少在2θ＝14.4±1.0度、15.0±1.0度、24.9±1.0度、29.2±1.5度、30.3±1.5度、38.7±1.5度、43.9±2.0度、46.6±2.0度、51.1±2.5度、53.5±2.5度和60.6±3.0度处具有衍射峰。[3]如[2]或[2-1]所述的离子导体的制造方法，其中，上述加热处理的温度为50℃～300℃。[4]如[3]所述的离子导体的制造方法，其中，上述加热处理的温度为60℃～200℃。[5]如[2]～[4]中任一项所述的离子导体的制造方法，其中，上述混合在不活泼气体气氛下进行。[5-1]一种离子导体，其通过[2]～[5]中任一项所述的离子导体的制造方法制造而得。[6]一种全固体电池用固体电解质，其包含[1]～[1-3]和[5-1]中任一项所述的离子导体。[7]一种全固体电池，其使用[6]所述的全固体电池用固体电解质。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供离子传导性等各种特性优异的离子导体及其制造方法。附图说明图1是表示实施例1～4和比较例1～4中得到的离子导体的X射线衍射图案的图。图2A是表示实施例1中得到的离子导体的拉曼光谱测定结果的图。图2B是图2A的局部放大图。图3是表示实施例1～4和比较例1～3中得到的离子导体的离子传导率的图。图4是表示比较例4和5中得到的离子导体的离子传导率的图。图5是表示离子导体制造时的LiBH4和P2S5的投入摩尔比与离子传导率的关系的图。图6是表示实施例1中得到的离子导体的循环伏安法测定结果的图。图7是表示使用实施例1中得到的离子导体制作的全固体电池的充放电曲线(充放电试验1)的图。图8是表示使用实施例1中得到的离子导体制作的全固体电池的充放电曲线(充放电试验2)的图。具体实施方式以下，对本专利技术的实施方式进行说明。另外，以下说明的材料、结构等不限定本专利技术，能够在本专利技术的意旨的范围内进行各种修改。1.离子导体根据本专利技术的一个实施方式，提供一种离子导体，其含有锂(Li)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子导体，其特征在于：包含锂Li、硼氢根BH4

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.22 JP 2014-2582121.一种离子导体，其特征在于：包含锂Li、硼氢根BH4-、磷P和硫S，且在X射线衍射中至少在2θ＝14.4±1.0度、15.0±1.0度、24.9±1.0度、29.2±1.5度、30.3±1.5度、51.1±2.5度和53.5±2.5度处具有衍射峰，其中，所述X射线衍射为CuKα：的X射线衍射。2.一种离子导体的制造方法，其特征在于，包括：将LiBH4和P2S5以LiBH4﹕P2S5＝x﹕(1－x)的摩尔比混合得到混合物的步骤，式中，x大于0.85且为0.98以下；和对所述混合物进行加热处理的步骤，所述离子导体包含锂Li、硼氢根BH4-、磷P和硫S，...

【专利技术属性】
技术研发人员：野上玄器，谷口贡，宇根本笃，松尾元彰，折茂慎一，
申请(专利权)人：三菱瓦斯化学株式会社，东北泰克诺亚奇股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP