硫化物固体电解质及其制造方法技术

本发明专利技术目的在于提供：降低了比表面积的硫化物固体电解质、使用了该硫化物固体电解质的电极复合材料、浆料和固体电池、以及该硫化物固体电解质的制造方法，提供前述硫化物固体电解质，其为包含锂(Li)元素、磷(P)元素和硫(S)元素的硫化物固体电解质，且包含在使用CuKα1射线测定的X射线衍射图案中在2θ＝23.2

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硫化物固体电解质及其制造方法


[0001]本专利技术涉及硫化物固体电解质、使用了该硫化物固体电解质的电极复合材料、浆料和电池、以及该硫化物固体电解质的制造方法。

技术介绍

[0002]固体电池由于不使用可燃性的有机溶剂，因此还具有如下特征：能够实现安全装置的简化，制造成本和生产率优异、且在电池单元内串联层叠而可实现高电压化。固体电池中使用的硫化物固体电解质中，由于除锂离子以外不会移动，因此不会发生由阴离子的移动所致的副反应等，因此可期待安全性和耐久性的改善。
[0003]作为硫化物固体电解质，已知包含具有硫银锗矿(Argyrodite)型晶体结构的晶相的硫化物固体电解质(例如，专利文献1～专利文献5)。
[0004]另外，作为硫化物固体电解质的制造方法，已知如下硫化物固体电解质的制造方法：通过对包含锂(Li)元素、硫(S)元素和磷(P)元素作为构成元素的原料进行热处理，从而得到包含硫银锗矿型晶体结构的硫化物固体电解质，对该硫化物固体电解质进行粉碎，从而得到硫化物固体电解质前体，在该硫化物固体电解质前体的晶粒不生长的温度下进行热处理(专利文献6)。
[0005]专利文献6中记载了：利用上述制造方法可以得到平均粒径D
50
为2.1μm～4.5μm的硫化物固体电解质。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2001
‑
250580号公报
[0009]专利文献2：日本特开2016
‑<br/>024874号公报
[0010]专利文献3：日本特开2010
‑
033732号公报
[0011]专利文献4：日本特开2011
‑
044249号公报
[0012]专利文献5：日本特开2012
‑
043646号公报
[0013]专利文献6：日本特开2019
‑
036536号公报

技术实现思路

[0014]专利技术要解决的问题
[0015]在全固体电池中，为了获得良好的电池特性，优选硫化物固体电解质均匀地分布在正负极的电极内部，为了实现这样的硫化物固体电解质的均匀的分布，优选减小硫化物固体电解质的粒径。硫化物固体电解质的粒径可以通过硫化物固体电解质的粉碎而减小。然而，由于粉碎会产生微细的颗粒、形状不规则的颗粒，因此硫化物固体电解质的比表面积增大，包含硫化物固体电解质的浆料的粘度增大。因此，为了调整浆料的粘度，需要大量的溶剂，成本增大，电池的生产率降低。因此，需要降低硫化物固体电解质的比表面积。
[0016]另外，若硫化物固体电解质与大气中的水分发生反应，则产生有毒的硫化氢气体、
且离子传导率因分解而降低。因此，在电池生产时维持低水分环境的成本增大，电池的生产率降低。固体电解质的比表面积小时，能够减小与大气中的水分的反应面积，能够抑制反应的进行。因此，从这些观点出发，也需要降低硫化物固体电解质的比表面积。
[0017]因此，本专利技术的目的在于提供：降低了比表面积的硫化物固体电解质、使用了该硫化物固体电解质的电极复合材料、浆料和固体电池、以及该硫化物固体电解质的制造方法。
[0018]用于解决问题的方案
[0019]本专利技术人等以包含磷(Li)元素、磷(P)元素和硫(S)元素的硫化物固体电解质材料作为中间体，在规定的条件下对该中间体进行了热处理。其结果得到了作为产物的硫化物固体电解质的比表面积降低这样的新见解。另外，本专利技术人等对得到的硫化物固体电解质进行了进一步深入研究，结果得知：在该硫化物固体电解质中生成了在使用CuKα1射线测定的X射线衍射图案中在2θ＝23.2
°±
1.00
°
和2θ＝29.2
°±
0.500
°
的位置具有峰的晶相。需要说明的是，可推测：在使用CuKα1射线测定的X射线衍射图案中在2θ＝23.2
°±
1.00
°
和2θ＝29.2
°±
0.500
°
的位置具有峰的晶相起因于通过对中间体进行热处理而该中间体中包含的微细的颗粒发生反应所生成的。本专利技术是基于这些见解而完成的，包括以下的专利技术。
[0020][1]一种硫化物固体电解质，其包含锂(Li)元素、磷(P)元素和硫(S)元素，并且，
[0021]在使用CuKα1射线测定的X射线衍射图案中，在2θ＝23.2
°±
1.0
°
和2θ＝29.2
°±
0.5
°
的位置具有峰。
[0022][2]一种电极复合材料，其包含上述[1]所述的硫化物固体电解质和活性物质。
[0023][3]一种浆料，其包含上述[1]所述的硫化物固体电解质和分散介质。
[0024][4]一种电池，其具备：正极层、负极层、及位于前述正极层和前述负极层之间的固体电解质层，前述固体电解质层包含上述[1]所述的硫化物固体电解质。
[0025][5]一种硫化物固体电解质的制造方法，其包括下述工序：
[0026](1)准备包含锂(Li)元素、磷(P)元素和硫(S)元素的硫化物固体电解质材料作为中间体的工序；以及
[0027](2)对前述中间体进行热处理，得到上述[1]所述的硫化物固体电解质的工序。
[0028]专利技术的效果
[0029]根据本专利技术，可提供降低了比表面积的硫化物固体电解质、使用了该硫化物固体电解质的电极复合材料、浆料和固体电池、以及该硫化物固体电解质的制造方法。
附图说明
[0030]图1是示出本专利技术的硫化物固体电解质的制造方法的一例的工序图。
[0031]图2是示出本专利技术的硫化物固体电解质的制造方法中的工序(1)的一例的工序图。
[0032]图3是示出本专利技术的硫化物固体电解质的制造方法中的工序(2)的一例的工序图。
[0033]图4是示出比较例1和实施例1～5中制造的硫化物固体电解质的X射线衍射图案的图。
具体实施方式
[0034]《术语的说明》
[0035]以下对本说明书中使用的术语进行说明。需要说明的是，以下术语的说明除非特
别声明，否则适用全部本说明书。
[0036]＜粉末＞
[0037]粉末是颗粒的集合体。
[0038]＜D
10
、D
50
和D
95
＞
[0039]关于某粉末，该粉末的D
10
、D
50
和D
95
分别是在通过激光衍射散射式粒度分布测定法测定的该粉末的体积基准的粒度分布中累积体积成为10％、50％和95％的粒径，单位为μm。D
10
、D
50
和D
95
的测定例如可以依据实施例中记本文档来自技高网...

【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，其包含锂(Li)元素、磷(P)元素和硫(S)元素，并且，在使用CuKα1射线测定的X射线衍射图案中，在2θ＝23.2
°±
1.0
°
和2θ＝29.2
°±
0.5
°
的位置具有峰。2.根据权利要求1所述的硫化物固体电解质，其中，在使用CuKα1射线测定的X射线衍射图案中，在2θ＝19.5
°±
1.0
°
和2θ＝30.5
°±
0.5
°
的位置具有峰。3.根据权利要求1或2所述的硫化物固体电解质，其中，在使用CuKα1射线测定的X射线衍射图案中，在2θ＝15.34
°±
1.00
°
和2θ＝25.19
°±
1.00
°
的位置具有峰。4.根据权利要求1～3中任一项所述的硫化物固体电解质，其具有3m2/g以上且11m2/g以下的BET比表...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山祐辉，伊藤崇广，高桥司，八木辉明，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：