LGPS类固体电解质和制造方法技术

根据本发明专利技术，能够提供一种LGPS类固体电解质，其特征在于：满足Li

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】LGPS类固体电解质和制造方法
本专利技术涉及LGPS类固体电解质及其制造方法。另外，LGPS类固体电解质是指包含Li、P和S在内的具有特定的晶体结构的固体电解质，本专利技术中为包含Li、Sn、P、S和卤素在内的固体电解质。
技术介绍
近年来，在移动信息终端、移动电子设备、电动汽车、混合动力汽车、进而固定式蓄电系统等用途中，锂离子二次电池的需求都在增加。但是，目前的锂离子二次电池使用可燃性的有机溶剂作为电解液，需要牢固的外包装以不使有机溶剂泄漏。此外，在便携式的个人电脑等中，也需要采取防备电解液万一泄漏时的风险的结构等，设置对设备的结构的限制。进一步，其用途扩展到汽车和飞机等移动体，对固定型的锂离子二次电池要求大的容量。在这样的状况下，比历来更加重视安全性，致力于对不使用有机溶剂等有害物质的全固体锂离子二次电池的研发。例如，研究使用氧化物、磷酸化合物、有机高分子、硫化物等作为全固体锂离子二次电池中的固体电解质。在这些固体电解质中，硫化物具有离子传导率高、容易比较柔软地形成固体-固体间的界面的特征。在活性物质中也稳定，作为实用的固体电解质在推进研发。硫化物固体电解质中也存在具有特定的晶体结构的LGPS类固体电解质(非专利文献1和专利文献1)。LGPS在硫化物固体电解质中离子传导率也极高，能够在-30℃的低温至100℃的高温中稳定地进行工作，实用化的期待高。关于LGPS类固体电解质，不使用昂贵的Ge的组成的研发在推进，已知其中含有Si和卤素的组成的离子传导率尤其高(专利文献2～4)。但是，原料之一的SiS2与水的反应性极高(非专利文献2)，在大气中会立刻产生有毒的H2S，一部分会变质成SiO2。而且，当以变质后的SiS2为原料制造LGPS类固体电解质时，存在离子传导率大幅下降的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：WO2011-118801专利文献2：日本专利6044587专利文献3：日本专利6044588专利文献4：日本专利6222134非专利文献非专利文献1：NatureEnergy1，Articlenumber：16030(2016)非专利文献2：THESANTAFESYMPOSIUM，May2010，“TheTarnishingofSilverAlloys：CausesandPossibilities”
技术实现思路
专利技术所要解决的问题在这样的状况下，期望提供不使用昂贵的元素Ge、在制造工序中不易受原料的变质的影响且离子传导率高的LGPS类固体电解质。用于解决问题的方式因此，本专利技术的专利技术人鉴于上述问题进行了认真研究，结果通过以下的本专利技术，专利技术了原料使用不易受到水分的影响的SnS2、并呈现高的离子传导率的LGPS类固体电解质。即，本专利技术如下所述。＜1＞一种LGPS类固体电解质，其特征在于：满足LiuSnvP2SyXz(6≤u≤14，0.8≤v≤2.1，9≤y≤16，0＜z≤1.6，X表示Cl、Br或I)的组成，在X射线衍射(CuKα：)中，至少在2θ＝19.80°±0.50°、20.10°±0.50°、26.60°±0.50°和29.10°±0.50°的位置具有峰。＜2＞如上述＜1＞所述的LGPS类固体电解质，其中，在将上述2θ＝29.10°±0.50°的峰的衍射强度设为IA，将2θ＝27.33°±0.50°的峰的衍射强度设为IB时，IB/IA的值小于0.50。＜3＞如上述＜1＞或＜2＞所述的LGPS类固体电解质，其含有如下的晶体结构作为主体，该晶体结构具有由Li元素和S元素构成的八面体O、由选自P和Sn中的一种以上元素和S元素构成的四面体T1、以及由P元素和S元素构成的四面体T2，上述四面体T1和上述八面体O共用棱，上述四面体T2和上述八面体O共用顶点，上述八面体O、上述四面体T1和T2中的S元素的一部分也可以被Cl、Br或I置换。＜4＞一种全固体电池，其使用了上述＜1＞～＜3＞中的任一项所述的LGPS类固体电解质。＜5＞一种上述＜1＞～＜3＞中的任一项所述的LGPS类固体电解质的制造方法，该制造方法的特征在于，包括：溶液化工序，其通过将Li2S和P2S5以成为Li2S/P2S5＝0.75～1.85的摩尔比的方式在有机溶剂中混合并使其反应而制备均匀溶液；沉淀化工序，其在上述均匀溶液中加入LiX使该LiX溶解，然后，添加SnS2和Li2S进行混合，形成沉淀，其中，X表示Cl、Br或I；干燥工序，其从上述沉淀除去上述有机溶剂而得到前体；和加热处理工序，其将上述前体在200～700℃进行加热处理而得到LGPS类固体电解质。＜6＞如上述＜5＞所述的制造方法，其中，上述有机溶剂是选自四氢呋喃、乙腈、乙酸乙酯和乙酸甲酯中的至少1种。＜7＞如上述＜5＞或＜6＞所述的制造方法，其中，上述干燥工序的温度为60～280℃。＜8＞如上述＜5＞～＜7＞中的任一项所述的制造方法，其中，上述加热处理工序在不活泼气体气氛下进行。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供不易受到制造工序的水分环境的影响的LGPS类固体电解质。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式的LGPS类固体电解质的晶体结构的概略图。图2是本专利技术的一个实施方式的全固体电池的概略截面图。图3是表示由实施例1～3和比较例1得到的离子导体的X射线衍射测量的结果的曲线图。图4是表示由实施例1～3和比较例1得到的离子导体的拉曼光谱测量的结果的曲线图。具体实施方式以下，对本专利技术的LGPS类固体电解质、其制造方法和使用LGPS类固体电解质的全固体电池进行具体说明。另外，以下说明的材料和结构等并不限定本专利技术，而能够在本专利技术的主旨的范围内进行各种改变。＜LGPS类固体电解质＞本专利技术的LGPS类固体电解质满足LiuSnvP2SyXz(6≤u≤14，0.8≤v≤2.1，9≤y≤16，0＜z≤1.6，X表示Cl、Br或I)的组成。优选6.5≤u≤12.0、0.85≤v≤1.70、9.5≤y≤14.5、0.1≤z≤1.5。更优选7.0≤u≤12.0、0.85≤v≤1.60、10.0≤y≤14.5、0.1≤z≤1.0。特别优选8.0≤u≤11.5、0.90≤v≤1.60、10.0≤y≤14.0、0.1≤z≤0.7。此外，X优选为Br。另外，为了表现LGPS特有的晶体，元素的比率是重要的因素，在上述的范围内能够主要存在所期望的LGPS晶体。此外，将一部分S原子置换为O原子也能够满足LGPS晶体，在这种情况下，上述的u、v、y和z的比率有时也会超过上述记载的范围。上述LGPS类固体电解质优选在X射线衍射(CuKα：)中，至少在2θ＝19.80°±0.50°、20.10°±0.50°、26.60°±0.50°和29.10°±0.60°(更优选为29.10°±0.50°)的位置具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LGPS类固体电解质，其特征在于：/n满足Li

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180613 JP 2018-1128661.一种LGPS类固体电解质，其特征在于：
满足LiuSnvP2SyXz的组成，其中，6≤u≤14，0.8≤v≤2.1，9≤y≤16，0＜z≤1.6，X表示Cl、Br或I，在CuKα：的X射线衍射中，至少在2θ＝19.80°±0.50°、20.10°±0.50°、26.60°±0.50°和29.10°±0.50°的位置具有峰。


2.如权利要求1所述的LGPS类固体电解质，其特征在于：
在将所述2θ＝29.10°±0.50°的峰的衍射强度设为IA，将2θ＝27.33°±0.50°的峰的衍射强度设为IB时，IB/IA的值小于0.50。


3.如权利要求1或2所述的LGPS类固体电解质，其特征在于：
所述LGPS类固体电解质含有如下的晶体结构作为主体，该晶体结构具有由Li元素和S元素构成的八面体O、由选自P和Sn中的一种以上的元素和S元素构成的四面体T1、以及由P元素和S元素构成的四面体T2，所述四面体T1和所述八面体O共用棱，所述四面体T2和所述八面体O共用顶点，所述八面体O、所述四面体T1和T2的S元素的一部分可以被Cl、Br或I置换。...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤智裕，
申请(专利权)人：三菱瓦斯化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP