本公开涉及一种固体电解质材料，其含有Li、Zr、Al及F。构成本公开的固体电解质材料的F的物质量相对于阴离子的物质量的合计之比例如也可以为0.50以上且1.0以下。本公开的电池(1000)具备正极(201)、负极(203)及设在正极(201)与负极(203)之间的电解质层(202)，选自正极(201)、负极(203)及电解质层(202)中的至少1个含有上述本公开的固体电解质材料。少1个含有上述本公开的固体电解质材料。少1个含有上述本公开的固体电解质材料。
【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该固体电解质材料的电池
[0001]本公开涉及固体电解质材料及使用该固体电解质材料的电池。
技术介绍
[0002]专利文献1中公开了使用硫化物固体电解质的全固体电池。专利文献2中作为氟化物固体电解质材料公开了LiBF4。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2011
‑
129312号公报
[0006]专利文献2：日本特开2008
‑
277170号公报
技术实现思路
[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]本公开的目的在于，提供一种具有较高的锂离子传导率的固体电解质材料。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]本公开的固体电解质材料含有Li、Zr、Al及F。
[0011]专利技术的效果
[0012]本公开提供一种具有较高的锂离子传导率的固体电解质材料。
附图说明
[0013]图1表示第2实施方式的电池1000的剖视图。
[0014]图2表示第2实施方式的电池2000的剖视图。
[0015]图3表示为评价固体电解质材料的离子传导率而使用的加压成形模300的示意图。
[0016]图4是表示实施例1的固体电解质材料的通过阻抗测定而得到的Cole
‑
Cole图的曲线图。
[0017]图5是表示实施例1及比较例1的电池的初期放电特性的曲线图。
具体实施方式<br/>[0018]以下，参照附图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含有Li、Zr、Al及F。第1实施方式的固体电解质材料具有较高的锂离子传导率。这里，所谓较高的锂离子传导率，例如为8
×
10
‑9S/cm以上。也就是说，第1实施方式的固体电解质材料例如可具有8
×
10
‑9S/cm以上的离子传导率。
[0021]第1实施方式的固体电解质材料可用于得到充放电特性优异的电池。该电池的例子为全固体电池。全固体电池可以是一次电池，或者也可以是二次电池。
[0022]第1实施方式的固体电解质材料优选实质上不含硫。所谓第1实施方式的固体电解
质材料实质上不含硫，意味着该固体电解质材料除作为杂质不可避免地混入的硫以外，作为构成元素不含硫。在此种情况下，作为杂质混入固体电解质材料中的硫例如为1摩尔％以下。从安全性的观点出发，优选第1实施方式的固体电解质材料不含硫。不含硫的固体电解质材料由于即使曝露于大气中也不会发生硫化氢，所以安全性优异。专利文献1中公开的硫化物固体电解质如果曝露于大气中，则可发生硫化氢。
[0023]第1实施方式的固体电解质材料因含有F而可具有较高的耐氧化性。这是因为F具有较高的氧化还原电位。另一方面，由于F具有较高的电负性，因而与Li的结合比较强。其结果是，通常含有Li及F的固体电解质材料的锂离子传导性降低。例如，专利文献2中公开的LiBF4具有6.67
×
10
‑9S/cm的较低的离子传导率。与此相对照，第1实施方式的固体电解质材料除Li及F以外，通过进一步含有Zr及Al，能够具有例如8
×
10
‑9S/cm以上、进而1
×
10
‑8S/cm以上的较高的离子传导率。
[0024]为了提高固体电解质材料的离子传导性，第1实施方式的固体电解质材料也可以进一步含有F以外的阴离子。该阴离子的例子包括Cl、Br、I、O、S或Se。
[0025]为了提高固体电解质材料的耐氧化性，构成第1实施方式的固体电解质材料的F的物质量相对于阴离子的物质量的合计之比也可以为0.50以上且1.0以下。
[0026]第1实施方式的固体电解质材料实质上也可以由Li、Zr、Al及F构成。这里，所谓“第1实施方式的固体电解质材料实质上由Li、Zr、Al及F构成”，意味着构成第1实施方式的固体电解质材料的Li、Zr、Al及F的物质量的合计相对于所有元素的物质量的合计之摩尔比(即摩尔分数)为90％以上。作为一个例子，该摩尔比(即摩尔分数)也可以为95％以上。第1实施方式的固体电解质材料也可以只由Li、Zr、Al及F构成。
[0027]第1实施方式的固体电解质材料也可以含有不可避免地混入的元素。该元素的例子为氢、氧或氮。这样的元素可存在于固体电解质材料的原料粉中或用于制造或者保管固体电解质材料的气氛中。
[0028]为了进一步提高固体电解质材料的离子传导性，在第1实施方式的固体电解质材料中，Li的物质量相对于Zr及Al的物质量的合计之比也可以为1.12以上且5.07以下。
[0029]第1实施方式的固体电解质材料也可以用以下的组成式(1)来表示。
[0030]Li6‑
(4
‑
x)b
(Zr1‑
x
Al
x
)
b
F6ꢀꢀꢀ
式(1)
[0031]式(1)中，可满足数学式：0＜x＜1及0＜b≤1.5。这样的固体电解质材料具有较高的离子传导率。
[0032]为了提高固体电解质材料的离子传导性，式(1)中，也可以满足数学式：0.01≤x≤0.99。也可以优选满足数学式：0.2≤x≤0.95。
[0033]式(1)中的x的范围的上限值及下限值可通过选自0.01、0.2、0.4、0.5、0.5、0.7、0.8、0.95及0.99的数值中的任意组合来规定。
[0034]为了提高固体电解质材料的离子传导性，式(1)中，也可以满足数学式：0.7≤b≤1.3。也可以优选满足数学式：0.9≤b≤1.04。
[0035]式(1)中的b的范围的上限值及下限值可由选自0.7、0.8、0.9、0.96、1、1.04、1.1、1.2及1.3的数值中的任意组合来规定。
[0036]第1实施方式的固体电解质材料可以是结晶质，或者也可以是非晶质。
[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是粒子。第1实施方式的固体电解质材料也可以以具有粒料(pellet)或板的形状的方式来形成。
[0038]第1实施方式的固体电解质材料的形状例如在为粒状(例如球状)时，该固体电解质材料也可以具有0.1μm以上且100μm以下的中值粒径。所谓中值粒径，意味着体积基准的粒度分布中的累积体积等于50％时的粒径。体积基准的粒度分布例如可通过激光衍射式测定装置或图像分析装置来测定。
[0039]第1实施方式的固体电解质材料也可以具有0.5μm以上且10μm以下的中值粒径。由此，固体电解质材料具有更高的传导性。另外，在第1实施方式的固体电解质材料与活性物质那样的其它材料混合的情况下，第1实本文档来自技高网...
【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，其含有Li、Zr、Al及F。2.根据权利要求1所述的固体电解质材料，其中，构成所述固体电解质材料的F的物质量相对于阴离子的物质量的合计之比为0.50以上且1.0以下。3.根据权利要求2所述的固体电解质材料，其中，Li的物质量相对于Zr及Al的物质量的合计之比为1.12以上且5.07以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的固体电解质材料，其用以下的组成式(1)表示，Li6‑
(4
‑
x)b
(Zr1‑
x
Al
x
)
b
F6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(1)这里，满足数学式：0＜x＜1及0＜b≤1.5。5.权利要求4所述的固体电解质材料，...
【专利技术属性】
技术研发人员：境田真志，浅野哲也，
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：
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