固体电解质材料及使用了它的电池制造技术

本发明专利技术提供一种固体电解质材料或使用了它的电池，该固体电解质材料包含Li、Ca、Y、Gd及X，X为选自F、Cl、Br及I中的至少1种元素。Br及I中的至少1种元素。Br及I中的至少1种元素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解质材料及使用了它的电池


[0001]本公开涉及固体电解质材料及使用了它的电池。

技术介绍

[0002]专利文献1公开了使用了硫化物固体电解质的全固体电池。
[0003]专利文献2公开了由组成式Li6‑
3z
Y
z
X6(0<z<2、X＝Cl或Br)表示的固体电解质材料。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2011
‑
129312号公报
[0007]专利文献2：国际公开第2018/025582号

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的课题
[0009]本公开的目的在于提供具有高的锂离子电导率的固体电解质材料。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]本公开的固体电解质材料包含Li、Ca、Y、Gd及X，X为选自F、Cl、Br及I中的至少1种元素。
[0012]专利技术效果
[0013]本公开提供具有高的锂离子电导率的固体电解质材料。
附图说明
[0014]图1表示第2实施方式的电池1000的截面图。
[0015]图2表示用于评价固体电解质材料的离子电导率所使用的加压成形冲模300的示意图。
[0016]图3是表示实施例1的固体电解质材料的阻抗测定结果的科尔
‑
科尔(Cole
‑
Cole)线图的图表。
[0017]图4是表示实施例1的电池的初期放电特性的图表。
具体实施方式
[0018]以下，在参照附图的同时对本公开的实施方式进行说明。
[0019](第1实施方式)
[0020]第1实施方式的固体电解质材料包含Li、Ca、Y、Gd及X。X为选自F、Cl、Br及I中的至少1种元素。
[0021]第1实施方式的固体电解质材料具有高的锂离子电导率。因此，第1实施方式的固体电解质材料能够为了获得充放电特性优异的电池而使用。该电池的例子为全固体二次电池。
[0022]第1实施方式的固体电解质材料优选不含硫。不含有硫的固体电解质材料即使暴露于大气中，也不会产生硫化氢，因此安全性优异。这样的固体电解质材料能够为了获得安全性优异的电池而使用。需要留意的是，专利文献1中公开的硫化物固体电解质如果暴露于大气中，则能够产生硫化氢。
[0023]为了提高固体电解质材料的离子导电性，第1实施方式的固体电解质材料也可以实质上由Li、Ca、Y、Gd及X制成。其中，“第1实施方式的固体电解质材料实质上由Li、Ca、Y、Gd及X制成”是指Li、Ca、Y、Gd及X的物质量的合计相对于构成第1实施方式的固体电解质材料的全部元素的物质量的合计的摩尔比为90％以上。作为一个例子，该摩尔比也可以为95％以上。
[0024]第1实施方式的固体电解质材料也可以含有不可避免地被混入的元素。该元素的例子为氢、氮或氧。这样的元素可存在于固体电解质材料的原料粉中、或者用于制造或保管固体电解质材料的气氛中。
[0025]X也可以为选自Cl及Br中的至少1种元素。这样的固体电解质材料具有高的锂离子导电性。
[0026]第1实施方式的固体电解质材料也可以为由以下的组成式(1)表示的材料。
[0027]Li6‑
2a
‑
3d
Ca
a
(Y1‑
b
Gd
b
)
d
Br6‑
c
Cl
c
ꢀꢀꢀ
(1)
[0028]其中，满足以下的数学式：
[0029]0<a<3、
[0030]0<b<1、
[0031]0<c<6、及
[0032]0<d<1.5。
[0033]由组成式(1)表示的材料具有高的锂离子电导率。
[0034]为了提高固体电解质材料的离子导电性，在组成式(1)中，也可以满足数学式：0.01≤a≤0.3，或者也可以满足数学式：0.05≤a≤0.3。为了进一步提高固体电解质材料的离子导电性，也可以满足数学式：0.01≤a≤0.2或0.05≤a≤0.2。为了进一步提高固体电解质材料的离子导电性，也可以满足数学式：0.01≤a≤0.15或0.05≤a≤0.15。为了进一步提高固体电解质材料的离子导电性，也可以满足数学式：0.01≤a≤0.1或0.05≤a≤0.1。
[0035]为了提高固体电解质材料的离子导电性，在组成式(1)中，也可以满足数学式：0.8≤d≤1.2。为了进一步提高固体电解质材料的离子导电性，也可以满足数学式：1.1≤d≤1.2。
[0036]第1实施方式的固体电解质材料也可以为结晶质，或者也可以为非晶质。
[0037]第1实施方式的固体电解质材料的形状没有限定。该形状的例子为针状、球状或椭圆球状。第1实施方式的固体电解质材料也可以为粒子。第1实施方式的固体电解质材料也可以按照具有颗粒或板的形状的方式形成。
[0038]例如，在第1实施方式的固体电解质材料的形状为粒子状(例如球状)的情况下，第1实施方式的固体电解质材料也可以具有0.1μm～100μm的中值粒径。中值粒径是指以体积为基准的粒度分布中的累积堆积成为50％的粒径。以体积为基准的粒度分布例如通过激光衍射式测定装置或图像解析装置来测定。
[0039]第1实施方式的固体电解质材料也可以具有0.5μm～10μm的中值粒径。由此，第1固
体电解质材料具有更高的离子导电性。进而，第1实施方式的固体电解质材料及活性物质那样的其他材料可被良好地分散。
[0040]第1实施方式的固体电解质材料也可以具有比活性物质更小的中值粒径。由此，第1实施方式的固体电解质材料及活性物质可良好地分散。
[0041]<固体电解质材料的制造方法>
[0042]第1实施方式的固体电解质材料例如通过下述的方法来制造。
[0043]将2种以上的卤化物的原料粉混合以使得具有目标组成。
[0044]作为一个例子，在目标组成为Li
2.9
Ca
0.05
Y
0.6
Gd
0.4
Br2Cl4的情况下，LiCl原料粉、LiBr原料粉、YCl3原料粉、GdCl3原料粉及CaBr2原料粉(即，5种卤化物的原料粉)以大概1：1.9：0.6：0.4：0.05的LiCl：LiBr：YCl3：GdCl3：CaBr2摩尔比被混合。为了抵消在合成工艺中可产生的组成变化，也可以以预先调整的摩尔比将原料粉混合。
[0045]使原料粉在行星型球磨机那样的混合装置内机械化学地(即，使用机械化学研磨的方法)互相反应，得到反应产物。反应产物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固体电解质材料，其包含Li、Ca、Y、Gd及X，X为选自F、Cl、Br及I中的至少1种元素。2.根据权利要求1所述的固体电解质材料，其中，X为选自Cl及Br中的至少1种元素。3.根据权利要求1或2所述的固体电解质材料，其由以下的组成式(1)来表示，Li6‑
2a
‑
3d
Ca
a
(Y1‑
b
Gd
b
)
d
Br6‑
c
Cl
c
ꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，满足以下的数学式：0<a<3、0<b<...

【专利技术属性】
技术研发人员：久保敬，长岭健太，水野敬太，浅野哲也，酒井章裕，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：