锂离子传导性氧化物制造技术

本发明专利技术的一个实施方式涉及锂离子传导性氧化物或锂离子二次电池，该锂离子传导性氧化物至少具有锂、钽、M1、磷和氧作为构成元素，所述M1是选自ⅣB族、将钽除外的

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子传导性氧化物


[0001]本专利技术的一个实施方式涉及锂离子传导性氧化物。

技术介绍

[0002]近年来，作为笔记本电脑、平板终端、便携式电话、智能手机、以及电动汽车(EV)等的电源，要求开发高输出且高容量的电池。其中，代替有机溶剂等液体电解质而使用了固体电解质的全固体锂离子电池被认为充放电效率、充电速度、安全性及生产率优异而受到关注。
[0003]例如，在专利文献1中，公开了一种将基本构成设为SrZrO3的钙钛矿型离子传导性氧化物。
[0004]另外，在非专利文献1中，记载了具有单斜晶的晶体结构的LiTa2PO8。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2016
‑
169145号公报
[0008]非专利文献
[0009]非专利文献1：J.Kim et al.,J.Mater.Chem.A,2018,6,p22478
‑
22482

技术实现思路

[0010]作为锂离子进行传导的固体电解质，也已知硫化物系的固体电解质，但从安全性的观点出发，优选氧化物系的固体电解质。专利文献1所公开的离子传导性氧化物，通过具有Sr位点、Zr位点被其他元素置换的基本组成，使在晶界部的离子传导率提高了，但是仍不充分，期望在晶粒内和晶界这两者中平衡的同时进一步提高锂离子传导率。另外，非专利文献1中公开的LiTa2PO8的晶界的离子传导率为2.92
×
10
‑4(S/cm)，例如比专利文献1公开的钙钛矿型化合物低。
[0011]在上述的现有技术中，对于具有锂、钽、磷和氧作为构成元素的锂离子传导性氧化物，没有在晶粒内和晶界这两者中平衡的同时进一步使离子传导率提高的记载和启示。
[0012]本专利技术的一个实施方式包含以下所示的方案。
[0013][1]一种锂离子传导性氧化物，其至少具有锂、钽、M1、磷和氧作为构成元素，
[0014]M1是选自ⅣB族、
Ⅴ
B族、
Ⅵ
B族、ⅢA族和ⅣA族元素(其中，将钽除外)中的至少一种金属元素，
[0015]各构成元素即锂、钽、M1、磷和氧的原子数之比为1：2
‑
x：x：1：8，
[0016]所述x大于0且小于1，
[0017]含有单斜晶。
[0018][2]根据前项1所述的锂离子传导性氧化物，所述M1是选自Nb、Zr、Ga、Sn、Hf、W和Mo中的任一种以上的金属元素。
[0019][3]根据前项1或2所述的锂离子传导性氧化物，单斜晶的含有量的合计为70％以
上。
[0020][4]根据前项1～3的任一项所述的锂离子传导性氧化物，在晶界处的锂离子传导率σ
gb
(25℃)为1.90
×
10
‑4(S/cm)以上。
[0021][5]一种锂离子二次电池，包含前项1～4的任一项所述的锂离子传导性氧化物作为固体电解质。
[0022]本专利技术的优选实施方式中的锂离子传导性氧化物，例如作为锂离子二次电池的固体电解质使用时，能够得到在晶界处的锂离子传导性高、且在晶粒内和晶界这两者中平衡良好且离子传导率高的锂离子二次电池。
附图说明
[0023]图1是在实施例1中制作的锂离子传导性氧化物(1)的X射线衍射图形的一例。
[0024]图2是在实施例2中制作的锂离子传导性氧化物(2)的X射线衍射图形的一例。
[0025]图3是在实施例3中制作的锂离子传导性氧化物(3)的X射线衍射图形的一例。
[0026]图4是在实施例4中制作的锂离子传导性氧化物(4)的X射线衍射图形的一例。
[0027]图5是在实施例5中制作的锂离子传导性氧化物(5)的X射线衍射图形的一例。
[0028]图6是在实施例6中制作的锂离子传导性氧化物(6)的X射线衍射图形的一例。
[0029]图7是在实施例7中制作的锂离子传导性氧化物(7)的X射线衍射图形的一例。用
○
记号表示衍射峰之中的源于钽酸锂(LiTaO3)的衍射峰。
[0030]图8是在实施例8中准备的锂离子传导性氧化物(8)的X射线衍射图形的一例。用
○
记号表示衍射峰之中的源于钽酸锂(LiTaO3)的衍射峰。
[0031]图9是在比较例1中制作的锂离子传导性氧化物(c1)的X射线衍射图形的一例。
[0032]图10是在比较例2中制作的锂离子传导性氧化物(c2)的X射线衍射图形的一例。用
○
记号表示衍射峰之中的源于钽酸锂(LiTaO3)的衍射峰。
[0033]图11是在实施例2中制作的锂离子传导性氧化物(2)的电子背散射衍射(EBSD)图像的一例。
具体实施方式
[0034]以下，对本专利技术的优选实施方式进行详细说明。
[0035](锂离子传导性氧化物的晶系)
[0036]本专利技术的优选实施方式中的锂离子传导性氧化物，以LiTa2PO8的一部分Ta被金属元素M1置换而成的构成为基本构成，在X射线衍射测定中被确认到具有单斜晶的晶系。被确认到单斜晶的晶系的LiTa2PO8的晶格常数a、b、c分别为β的角度为90.03
°
，理论密度为5.85(g/cm3)。这些晶格常数和β的角度能够通过进行后面在实施例中叙述的Rietveld(里特沃尔德)解析来算出。本专利技术的优选实施方式中的锂离子传导性氧化物，金属元素M1置换到Ta位置而掺杂，晶格常数和β的角度根据金属元素M1的元素种类及掺杂量而变动，但单斜晶的晶系被保持。更具体而言，即使是单斜晶，β的角度也根据掺杂量而变化，若变得接近于90
°
，则也可以说成为直方晶。
[0037](锂离子传导性氧化物的构成元素)
[0038]本专利技术的优选的实施方式中的锂离子传导性氧化物，至少具有锂、钽、M1、磷和氧
作为构成元素，M1是选自ⅣB族、
Ⅴ
B族、
Ⅵ
B族、ⅢA族和ⅣA族元素(其中，将钽除外)中的至少一种金属元素，各构成元素即锂、钽、M1、磷和氧的原子数之比为1：2
‑
x：x：1：8，上述x大于0且小于1。本专利技术的优选的实施方式中的锂离子传导性氧化物也可以说是由含有锂的特定的氧化物构成的锂离子传导性氧化物。但是，这并不严格地排除锂离子传导性氧化物中的杂质的存在，在锂离子传导性氧化物中可以含有起因于原料和/或制造过程等的不可避免的杂质，除此以外，也可以在不使锂离子传导性劣化的范围内含有具有其他晶系的杂质。
[0039]构成本专利技术的优选实施方式中的锂离子传导性氧化物的各构成元素即锂、钽、金属元素M1、磷和氧的原子数之比，例如能够使用作为LiCoO2等含锂过渡金属氧化物以1：1：1的比例含有Mn、Co、Ni的标准粉末试样，利用俄歇电子能谱法(AES：Auger 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】1.一种锂离子传导性氧化物，至少具有锂、钽、M1、磷和氧作为构成元素，M1是选自ⅣB族、将钽除外的
Ⅴ
B族、
Ⅵ
B族、ⅢA族和ⅣA族元素中的至少一种金属元素，各构成元素即锂、钽、M1、磷和氧的原子数之比为1：2
‑
x：x：1：8，所述x大于0且小于1，含有单斜晶。2.根据权利要求1所述的锂离子传导性氧化物，所述M1是选自Nb、Zr、Ga、Sn、...

【专利技术属性】
技术研发人员：清良辅，李建灿，仓桥骏介，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：