固体电解质及全固体电池制造技术

提供即使在低温烧制时也能够实现高离子传导率的固体电解质及全固体电池。固体电解质包含具有石榴石型结构的锂离子传导性物质、具有LISICON型结构的锂离子传导性物质以及含有Li和B的化合物。

Solid electrolyte and all solid cell

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解质及全固体电池
本专利技术涉及固体电解质及全固体电池。
技术介绍
以往，作为可靠性及安全性优异的电池，已知有全固体电池。例如，专利文献1中记载了一种固体电解质，其包含石榴石型锂离子传导性物质和Li3BO3作为母材且能够在低温下烧结。专利文献1：日本专利特开2013-37992号公报
技术实现思路
本专利技术人等进行了深入研究结果发现，专利文献1中记载的固体电解质在低温下烧制时无法充分提高离子传导率。本专利技术的主要目的在于提供即使在低温烧制时也能够实现高离子传导率的固体电解质及全固体电池。本专利技术涉及的固体电解质包含具有石榴石型结构的锂离子传导性物质、具有LISICON型结构的锂离子传导性物质、以及含有Li和B的化合物。根据本专利技术，能够提供即使在低温烧制时也能够实现高离子传导率的固体电解质及全固体电池。附图说明图1是本专利技术的一实施方式涉及的全固体电池的示意性剖视图。具体实施方式以下，对实施本专利技术的优选方式的一例进行说明。但是，下述实施方式只是例示。本专利技术不限于下述实施方式。图1是本实施方式涉及的共烧制型全固体电池1的示意性剖视图。如图1所示，具备正极11、负极12及固体电解质层13。固体电解质层13设置在负极12上。固体电解质层13与负极12接触。正极11设置在固体电解质层13上。正极11与固体电解质层13接触。即，固体电解质层13由正极11和负极12夹持。正极11及负极12分别通过烧结与固体电解质层13接合。即，正极11、固体电解质层13及负极12为一体式烧结体。(正极11)正极11包含正极活性物质粒子。作为优选使用的正极活性物质粒子，例如可列举具有NASICON型结构的含锂磷酸化合物粒子、具有橄榄石型结构的含锂磷酸化合物粒子、含锂层状氧化物粒子、具有尖晶石型结构的含锂氧化物粒子等。作为优选使用的具有NASICON型结构的含锂磷酸化合物的具体示例，可列举Li3V2(PO4)3等。作为优选使用的具有橄榄石型结构的含锂磷酸化合物的具体示例，可列举Li3Fe2(PO4)3、LiMnPO4等。作为优选使用的含锂层状氧化物粒子的具体示例，可列举LiCoO2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2等。作为优选使用的具有尖晶石型结构的含锂氧化物的具体示例，可列举LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4、Li4Ti5O12等。其中，在使用下述负极活性物质及石榴石型锂离子传导性物质的本实施方式中，更优选使用LiCoO2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2等含锂层状氧化物。既可以仅使用这些正极活性物质粒子中的一种，也可以混合使用多种。正极11还可以包含固体电解质。正极11中包含的固体电解质的种类没有特别限定，但优选地包含与后述固体电解质层13中包含的固体电解质相同种类的固体电解质。正极11除正极活性物质以外，还可以包含例如导电助剂、烧结助剂等。作为优选使用的导电助剂，例如可列举Ag、Au、Pd、Pt、Cu、Sn等金属材料和乙炔黑、科琴黑、SuperP、VGCF(注册商标)等碳纳米管等的碳材料等。使用的烧结助剂包含Li、M及O(M是除Li及O以外的至少一种元素。)，即优选为Li、M(M是除Li及O以外的至少一种元素。)复合氧化物。烧结助剂更优选包含Li、B及O，即更优选为包含Li及B的复合氧化物。例如，可列举Li3BO3、Li4B2O5、LiBO2、Li2+xC1-xBxO3(0＜x＜1)等。(负极12)负极12包含负极活性物质粒子。作为优选使用的负极活性物质，其具体示例例如可列举包含Li和V且Li含量的摩尔比(Li/V)为2.0以上的复合氧化物、石墨-锂化合物粒子、锂金属、锂合金粒子等。作为优选使用的锂合金的具体示例，可列举Li-Al合金等。作为优选使用的包含Li和V的复合氧化物，例如可列举Li3VO4、Li3.2V0.8Si0.2O4、Li3.2V0.8Ge0.2O4、Li3.2V0.7Ti0.3O4、Li2.7Al0.1VO4、Li2.4Al0.2VO4、Li2.7Ga0.1VO4、Li2.8Zn0.1VO4、Li2.0Zn0.5VO4、Li3.0Zn0.1V0.8Si0.2O4、Li3.0V0.7P0.3O4等。既可以仅使用这些负极活性物质粒子中的一种，也可以混合使用多种。负极12还可以包含固体电解质。负极12中包含的固体电解质的种类没有特别限定，但优选地包含与后述固体电解质层13中包含的固体电解质相同种类的固体电解质。除负极活性物质以外，负极12还可以包含例如导电助剂、烧结助剂等。作为优选使用的导电助剂，例如可列举Ag、Au、Pd、Pt、Cu、Sn等金属材料和乙炔黑、科琴黑、SuperP、VGCF(注册商标)等碳纳米管等的碳材料等。优选使用的烧结助剂包含Li、M及O(M是除Li及O以外的至少一种元素。)，即优选为Li、M(M是除Li及O以外的至少一种元素。)复合氧化物。烧结助剂更优选包含Li、B及O，即更优选为包含Li及B的复合氧化物。作为包含Li及B的复合氧化物的具体示例，例如可列举Li3BO3、Li4B2O5、LiBO2、Li2+xC1-xBxO3(0＜x＜1)等。(固体电解质层13)固体电解质层13是包含固体电解质的层。固体电解质层13中包含的固体电解质包含具有石榴石型结构的锂离子传导性物质、具有LISICON型结构的锂离子传导性物质、以及含有Li和B的化合物。作为具有LISICON型结构的锂离子传导性物质，例如可列举由组成式(Li[3-ax+(5-b)]Ax)MO4(A为选自由Mg、Al、Ga及Zn组成的组中的至少一种元素，M为选自由Zn、Al、Ga、Si、Ge、Ti、P及V组成的组中的至少一种元素，0≤x≤1.0，a是A的平均价数，b是M的平均价数。)表示的物质。作为优选使用的LISICON型锂离子传导性物质，例如可列举Li3.2(V0.8Si0.2)O4、Li3.4(V0.6Si0.4)O4、Li3.4(V0.8Ge0.4)O4、Li3.5(Ge0.5P0.5)O4、Li3.5(P0.5Si0.5)O4、(Li3.3Al0.03)(V0.6Si0.4)O4等。作为具有石榴石型结构的锂离子传导性物质，例如可列举由组成式(Li[7-ax-(b-4)y]Ax)La3Zr(2-y)ByO12(A为选自由Ga、Al、Mg、Zn及Sc组成的组中的至少一种元素，B为选自由Nb、Ta、W、Te、Mo及Bi组成的组中的至少一种元素，0≤x≤0.5，0≤y≤2.0，a是A的平均价数，b是B的平均价数)表示的物质。作为优选使用的具有石榴石型结构的锂离子传导性物质，例如可列举(Li6.4Ga0.05Al0.15)La3Zr2O12、(Li6.4Al0.2)La3Zr2O12、(Li6.4Ga0.15Sc0.05)La3Zr2O12、Li6.75La3(Zr1.75Nb0.25)O11、(Li6.45Al0.1)La3(Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体电解质，包含：具有石榴石型结构的锂离子传导性物质、具有LISICON型结构的锂离子传导性物质以及含有Li和B的化合物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170830 JP 2017-165458;20171113 JP 2017-2180781.一种固体电解质，包含：具有石榴石型结构的锂离子传导性物质、具有LISICON型结构的锂离子传导性物质以及含有Li和B的化合物。


2.根据权利要求1所述的固体电解质，其中，
所述具有LISICON型结构的锂离子传导性物质由组成式(Li[3-ax+(5-b)]Ax)MO4表示，其中A为选自由Mg、Al、Ga及Zn组成的组中的至少一种元素，M为选自由Zn、Al、Ga、Si、Ge、Ti、P及V组成的组中的至少一种元素，0≤x≤1.0，a是A的平均价数，b是M的平均价数。


3.根据权利要求1或2所述的固体电解质，其中，
所述具有石榴石型结构的锂离子传导性物质由组成式(Li[7-ax-(b-4)y]Ax)La3Zr(2-y)ByO12表示，其中A为选自由Ga、Al、Mg、Zn及Sc组成的组中的至少一种元素，B为选自由Nb、Ta、W、Te、Mo及Bi组成的组中的至少一种元素，0≤x≤0.5，0≤y≤2.0，a是A的平均价数，b是B的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：高野良平，吉冈充，伊藤彰佑，石仓武郎，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP