硫化物固体电解质制造技术

一种硫化物固体电解质，包含锂、磷、硫、氯、溴,在使用了CuKα射线的粉末X射线衍射中，在2θ＝25.2

【技术实现步骤摘要】
硫化物固体电解质
[0001]本专利技术申请是基于出光兴产株式会社的PCT申请号为PCT/JP2017/028822，主题为“硫化物固体电解质”的国际申请、进入中国国家阶段的中国专利技术申请递交的分案申请，中国专利技术申请的申请号为201780055751.5，申请日为2017年8月8日。


[0002]本专利技术涉及硫化物固体电解质。

技术介绍

[0003]近年来，随着计算机、摄像机以及移动电话等信息相关设备或者通讯设备等迅速地普及，作为其电源而利用的电池的开发也被重视起来。从高能量密度的观点来看，在该电池中，锂离子电池备受瞩目。
[0004]由于目前市售的锂离子电池使用了包含可燃性的有机溶剂的电解液，所以需要安装抑制短路时的温度上升的安全装置或者在用于防止短路的结构、材料方面进行改善。与之相对地，由于将电解液变为固体电解质从而将电池全固体化的锂离子电池在电池内不使用具有可燃性的有机溶剂，所以被认为可以实现安全装置的简化，且制造成本或者生产性优秀。
[0005]作为锂离子电池所采用的固体电解质，公知有硫化物固体电解质。作为硫化物固体电解质的晶体结构，公知有各种各样的结构，其中之一为硫银锗矿(Argyrodite)型晶体结构。在专利文献1～5和非专利文献1～3等中公开了包含1种卤素的硫银锗矿型晶体结构。此外，在非专利文献4以及5中报告了具有Li6PS5Cl1‑
x
Br
x
的组成的固体电解质，且公开了包含2种卤素的硫银锗矿型晶体结构。在硫银锗矿型晶体结构中，存在锂离子传导率较高的硫银锗矿型晶体结构。然而，需要进一步改善离子传导率。此外，常见的硫化物系固体电解质存在有可能与大气中的水分发生反应而产生硫化氢的技术问题。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特表2010
‑
540396号公报
[0009]专利文献2：国际公开WO2015/011937
[0010]专利文献3：国际公开WO2015/012042
[0011]专利文献4：日本特开2016
‑
24874号公报
[0012]专利文献5：国际公开WO2016/104702
[0013]非专利文献
[0014]非专利文献1：《德国应用化学(Angewandte Chemie International Edition)》第47期(2008)，第4号，第755
‑
758页
[0015]非专利文献2：《凝聚态物理Physica Status solidi》第208期(2011)，第8号,第1804
‑
1807页
[0016]非专利文献3：《固态离子学(Solid State Ionics)》第221期(2012),第1
‑
5页
[0017]非专利文献4：《电气化学会第82回演讲要旨集》(2015)，2H08
[0018]非专利文献5：《日本化学会第94春季年会2014年演讲预印本II》，第474页，1H2
‑
50

技术实现思路

[0019]专利技术要解决的技术问题
[0020]本专利技术的目的之一是提供一种新的硫化物固体电解质，该硫化物固体电解质具有更高的离子传导率。
[0021]此外，本专利技术的目的之一在于提供一种新的硫化物固体电解质，该硫化物固体电解质抑制了与大气中的水分间的反应产生的硫化氢的产生量。
[0022]解决上述技术问题的方案
[0023]根据本专利技术的一实施方式，提供了一种新的硫化物固体电解质，该硫化物固体电解质包含锂、磷、硫、氯、溴，在使用了CuKα射线的粉末X射线衍射中，在2θ＝25.2
±
0.5deg具有衍射峰A，在2θ＝29.7
±
0.5deg具有衍射峰B，且所述衍射峰A以及所述衍射峰B，满足下述式(A)，所述氯相对于磷的摩尔比c(Cl/P)与所述溴相对于磷的摩尔比d(Br/P)满足下述式(1)，
[0024]1.2＜c+d＜1.9
…
(1)，
[0025]0.845＜S
A
/S
B
＜1.200
…
(A)，
[0026]式中，S
A
表示所述衍射峰A的面积，S
B
表示所述衍射峰B的面积。
[0027]此外，根据本专利技术的一实施方式，提供了一种电极复合材料，包含上述硫化物固体电解质与活性物质。
[0028]此外，根据本专利技术的一实施方式，提供了一种锂离子电池，包含上述硫化物固体电解质以及上述电极复合材料中的至少一种。
[0029]专利技术效果
[0030]根据本专利技术的一实施方式，能够提供一种离子传导率较高的硫化物固体电解质。
[0031]此外，根据本专利技术的一实施方式，能够提供一种硫化物固体电解质，该硫化物固体电解质抑制了与大气中的水分的反应而产生的硫化氢的产生量。
附图说明
[0032]图1是用于制造硫化物固体电解质的多轴混炼机的一例的、在旋转轴的中心剖开后的俯视图。
[0033]图2是用于制造硫化物固体电解质的多轴混炼机的一例的、旋转轴的设置有叶片的部分的、相对于该旋转轴垂直地剖开后的俯视图。
[0034]图3是在实施例1中得到的硫化物固体电解质的X射线衍射图谱。
[0035]图4是在比较例2中得到的硫化物固体电解质的X射线衍射图谱。
[0036]图5是用于评价硫化物固体电解质的硫化氢产生量的装置的说明图。
[0037]图6是利用放射光对在实施例1中得到的硫化物固体电解质进行结构解析的结果。
具体实施方式
[0038]本专利技术的一实施方式的硫化物固体电解质，包含锂(Li)、磷(P)、硫(S)、氯(Cl)、溴
(Br)作为构成元素。并且，其特征在于，在使用了CuKα射线的粉末X射线衍射中，在2θ＝25.2
±
0.5deg具有衍射峰A，在29.7
±
0.5deg具有衍射峰B，衍射峰A以及衍射峰B满足下述式(A)，
[0039]0.845＜S
A
/S
B
＜1.200
…
(A)，
[0040]式中，S
A
表示衍射峰A的面积，S
B
表示衍射峰B的面积。
[0041]衍射峰A以及衍射峰B，是源自硫银锗矿型晶体结构的峰。除了衍射峰A以及衍射峰B以外，硫银锗矿型晶体结构的衍射峰例如也会出现在2θ＝15.3
±
0.5deg、17.7
±
0.5deg、31.1
±
0.5deg、44.9
±
0.5deg或者47.7
±
0.5deg。本实施方式的硫化物固体电解质也可以具有这些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫化物固体电解质，其特征在于，包含锂、磷、硫、氯、溴，所述氯相对于磷的摩尔比c(Cl/P)与所述溴相对于磷的摩尔比d(Br/P)满足下述式(1)，1.2＜c+d＜1.9
…
(1)，包含硫银锗矿型晶体结构，该硫银锗矿型晶体结构的晶格常数为以上以下。2.如权利要求1所述的硫化物固体电解质，其特征在于，在使用了CuKα射线的粉末X射线衍射中，在2θ＝25.2
±
0.5deg具有衍射峰A，在29.7
±
0.5deg具有衍射峰B，衍射峰A以及衍射峰B满足下述式(A)，0.845＜S
A
/S
B
＜1.200
…
(A)，式中，S
A
表示衍射峰A的面积，S
B
表示衍射峰B的面积。3.如权利要求1或2所述的硫化物固体电解质，其特征在于，所述溴相对于磷的摩尔比d(Br/P)为0.15以上1.6以下。4.如权利要求1～3的任一项所述的硫化物固体电解质，其特征在于，所述氯相对于磷的摩尔比c(Cl/P)与所述溴相对于磷的摩尔比d(Br/P)满足下述式(2)，0.08＜d/(c+d)＜0.8
…
(2)。5.如权利要求1～4的任一项所述的硫化物固体电解质，其特征在于，所述锂相对于磷的摩尔比a(Li/P)与所述硫相对于磷的摩尔比b(S/P)、所述氯相对于磷的摩尔比c(Cl/P)、所述溴相对于磷的摩尔比d(Br/P)满足下述式(3)～(5)，5.0≦a≦7.5
…
(3)，6.5≦a+c+d≦7.5
…
(4)，0.5≦a－b≦1.5
…
(5)，式中，满足b>0且c>0且d>0。6.如权利要求1～5的任一项所述的硫化物固体电解质，其特征在于，在使用了CuKα射线的粉末X射线衍射中，不具有卤化锂的衍射峰或者在具有卤化锂的衍射峰的情况下满足下述式(B)，0＜I
C
/I
A
＜0.08
…
(B)，式中，I
C...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇都野太，寺井恒太，梅木孝，中川将，山口展史，
申请(专利权)人：出光兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：