硫化物固体电解质、电极合剂、固体电池和硫化物固体电解质的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供能减小与活性物质的反应电阻的硫化物固体电解质。硫化物固体电解质在以升温速度为10℃/分钟进行的热重测定中从25℃加热到400℃时的重量减少率为2.6％以上且9.6％以下。该硫化物固体电解质优选包含锂(Li)元素、磷(P)元素、硫(S)元素、卤族(X)元素和氧(O)元素。另外，该硫化物固体电解质是通过将硫化物固体电解质和具有结晶水的化合物混合来适宜地制造的。物混合来适宜地制造的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硫化物固体电解质、电极合剂、固体电池和硫化物固体电解质的制造方法


[0001]本专利技术涉及硫化物固体电解质。另外，本专利技术涉及具有该硫化物固体电解质的电极合剂和固体电池。此外，本专利技术涉及该硫化物固体电解质的制造方法。

技术介绍

[0002]现在，在大量的锂离子二次电池中使用了包含可燃性有机溶剂的电解液。与此相对，代替电解液而使用固体电解质、不含可燃性有机溶剂的固体电池作为兼具安全性和高能量密度的电池而被期待着实用化。
[0003]作为用于固体电池的固体电解质之一，研究了硫化物固体电解质。但是，对于包含硫化物固体电解质的固体电池而言，存在如下问题：如果对其进行充放电，则电极活性物质与硫化物固体电解质的反应电阻升高，锂离子的移动受到限制。据认为其原因在于，由于活性物质与硫化物固体电解质反应，因此在它们的界面形成电阻层。对于该问题，尝试了通过将活性物质的表面用特定的化合物被覆，从而抑制反应电阻的上升(专利文献1～3)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：JP2012
‑
99323A
[0007]专利文献2：US2014/072875A1
[0008]专利文献3：JP2015
‑
201388A

技术实现思路

[0009]在上述的各专利文献中记载的技术中，采用了想要通过对活性物质的表面进行改性来抑制活性物质与硫化物固体电解质的反应电阻的上升的方法。但是，在这些文献中，没有考虑采用硫化物固体电解质的表面改性这样的方法来抑制反应电阻的上升。
[0010]因此，本专利技术的课题在于提供能抑制与活性物质之间的反应电阻的上升的硫化物固体电解质。
[0011]本专利技术提供一种硫化物固体电解质，其在以升温速度为10℃/分钟进行的热重测定中、从25℃加热到400℃时的重量减少率为2.7％以上且9.6％以下。
具体实施方式
[0012]以下基于本专利技术的优选实施方式对本专利技术进行说明。本专利技术涉及固体电解质。本专利技术的固体电解质含有硫化物固体电解质。硫化物固体电解质(以下也简称为“固体电解质”)具有锂离子传导性。关于本专利技术的固体电解质的锂离子传导性的程度将在后文描述。
[0013]本专利技术的固体电解质含有硫(S)元素作为其构成元素。本专利技术的固体电解质的锂离子传导性起因于硫化物固体电解质。就具有锂离子传导性的硫化物固体电解质而言，在该
中已知各种硫化物固体电解质，在本专利技术中，能够无特别限制地使用这些各种
硫化物固体电解质。特别地，从减小与活性物质之间的反应电阻的方面出发，硫化物固体电解质包含锂(Li)元素、磷(P)元素、硫(S)元素、卤族(X)元素和氧(O)元素是有利的。作为卤族(X)元素，从与活性物质的反应电阻的进一步减小的方面出发，例如使用氟(F)元素、氯(Cl)元素、溴(Br)元素和碘(I)元素中的至少一种是有利的。该硫化物固体电解质可以含有锂元素、磷元素、硫元素和卤族元素以外的元素。例如，能够将锂元素的一部分置换为其他的碱金属元素，或者将磷元素的一部分置换为其他的磷属元素，或者将硫元素的一部分置换为其他的硫属元素。
[0014]就本专利技术的固体电解质而言，在对其进行了热重测定时观察到重量减少。具体地说，将本专利技术的固体电解质从25℃加热到400℃时观察到重量减少。就观察到该重量减少的固体电解质而言，与活性物质之间的反应电阻与现有的硫化物固体电解质相比降低。由此，包含本专利技术的固体电解质的固体电池成为放电容量高的固体电池，而且成为放电的倍率特性(即速率特性)良好的固体电池。
[0015]本专利技术的固体电解质能够减小与活性物质的反应电阻的详细的原因尚不清楚，例如，据认为如下所述。首先，在规定的条件下观察到重量减少时，在硫化物固体电解质中包含在规定的条件下可重量减少的物质。作为这样的物质，例如可列举出水合物。在此，对在上述的温度范围所观察的重量减少来自水合物的情形进行说明。
[0016]对本专利技术的固体电解质在规定的条件下进行热重测定时的重量减少来自水合物时，即，本专利技术的固体电解质含有水合物时，能够减小与活性物质的反应电阻。据认为其原因在于，通过水合物或水合物的一部分接触硫化物固体电解质，从而在硫化物固体电解质的表面形成被膜，通过该被膜的形成，硫化物固体电解质与活性物质的接触状态变得良好。需要说明的是，在此以水合物为例进行了说明，但本专利技术人认为，即使是其他的物质，也能够期待上述的作用效果。
[0017]在本专利技术中，在以升温速度为10℃/分钟进行的热重测定中，从25℃加热到400℃时的重量减少率为2.7％以上且9.6％以下。在规定的条件下对本专利技术的固体电解质进行热重测定时的重量减少来自水合物时，优选的是在规定的温度范围中加热时的重量减少率为2.7％以上且9.6％以下。其中，所谓上述“规定的温度范围”，优选为水合物挥发的温度范围，例如可以为50℃以上，也可以为100℃以上。另一方面，上述“规定的温度范围”例如可以为300℃以下，也可以为250℃以下，还可以为200℃以下，还可以为170℃以下。再有，水合物的重量减少特别是在从100℃加热到170℃时变得显著。
[0018]本专利技术的固体电解质优选在以升温速度为10℃/分钟进行的热重测定中、从100℃加热到170℃时的重量减少率为1.0％以上且4.7％以下。上述重量减少率例如优选为1.5％以上，更优选为1.8％以上。另一方面，上述重量减少率例如更优选为4.6％以下。通过规定的条件下的重量减少率为上述范围内，从而能够使本专利技术的效果更为显著。
[0019]从使以上的有利效果更为显著的观点出发，本专利技术的固体电解质在热重测定中从25℃加热到400℃时的重量减少率(单位为“重量％”)为2.7％以上且9.6％以下。上述重量减少率例如优选为3.0％以上，更优选为4.0％以上，特别优选为5.0％以上，尤其优选为6.0％以上。另一方面，上述重量减少率例如优选为9.0％以下，更优选为8.5％以下，特别优选为8.0％以下。通过上述的重量减少率为上述范围内，从而硫化物固体电解质与活性物质之间的反应电阻进一步降低，因此是优选的。
[0020]重量减少率由以下的式(1)算出。
[0021]重量减少率(重量％)＝(W
25
‑
W
400
)/W
25
×
100
ꢀꢀ
(1)
[0022]式中，W
25
表示25℃下的试样的重量(g)，W
400
表示400℃下的试样的重量(g)。
[0023]热重测定以升温速度为10℃/分钟进行。气氛优选Ar气氛。在测定中，例如能够使用MAC science株式会社制造的TG
‑
DTA2000SA(商品名)。为了抑制重量减少量增加，测定前的硫化物固体电解质保管在露点
‑
50℃以下的环境下。
[0024]如前所述，本专利技术的固体电解质优选包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种硫化物固体电解质，其在以升温速度为10℃/分钟进行的热重测定中、从25℃加热到400℃时的重量减少率为2.7％以上且9.6％以下。2.根据权利要求1所述的硫化物固体电解质，其包含锂(Li)元素、磷(P)元素、硫(S)元素、卤族(X)元素和氧(O)元素。3.根据权利要求2所述的硫化物固体电解质，其中，所述卤族...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥司，筑本崇嗣，小形曜一郎，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：