固体电解质材料及使用了该固体电解质材料的电池制造技术

本公开的固体电解质材料含有Li、Zr及F。其中，Li的物质的量与Zr的物质的量之比低于3.5，并且在通过使用了Cu

【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了固体电解质材料的电池。

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]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

技术实现思路

[0006]专利技术所要解决的课题
[0007]本公开的目的在于，提供具有高的锂离子传导率的固体电解质材料。
[0008]用于解决课题的手段
[0009]本公开的固体电解质材料含有Li、Zr及F，其中，Li的物质的量与Zr的物质的量之比低于3.5，并且在通过使用了Cu
‑
Kα射线的所述固体电解质材料的X射线衍射测定而得到的X射线衍射图案中、在27.5
°
以上且29.5
°
以下的衍射角2θ的范围内具有最高强度的峰的半峰全宽的值相对于以同一条件测定的与Si的(111)面对应的峰的半峰全宽的值之比大于1.06。
[0010]专利技术效果
[0011]本公开提供具有高的锂离子传导率的固体电解质材料。
附图说明
[0012]图1显示第2实施方式的电池1000的剖视图。
[0013]图2显示第2实施方式的电池2000的剖视图。
[0014]图3是显示实施例1～10及比较例1的固体电解质材料的X射线衍射图案的曲线图。
[0015]图4是显示通过将图3的曲线的横轴从2θ变换为q而得到的实施例1的固体电解质材料的变换图案的曲线图。
[0016]图5是用于评价固体电解质材料的离子传导率的加压成形模具300的示意图。
[0017]图6是显示实施例1的固体电解质材料的通过阻抗测定而得到的科尔
‑
科尔(Cole
‑
Cole)线图的曲线图。
[0018]图7是显示实施例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
[0019]以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。
[0020](第1实施方式)
[0021]第1实施方式的固体电解质材料含有Li、Zr及F，其中，Li的物质的量与Zr的物质的
量之比低于3.5。在通过使用了Cu
‑
Kα射线的第1实施方式的固体电解质材料的X射线衍射测定而得到的X射线衍射图案中、在27.5
°
以上且29.5
°
以下的衍射角2θ的范围内具有最高强度的峰的半峰全宽的值相对于以同一条件测定的与Si的(111)面对应的峰的半峰全宽的值之比大于1.06。以下，在固体电解质材料的通过X射线衍射测定而得到的X射线衍射图案中、在27.5
°
以上且29.5
°
以下的衍射角2θ的范围内具有最高强度的峰的半峰全宽被称为“FWHM”。另外，与Si的(111)面对应的峰的半峰全宽被称为“FWHM
Si”。其中，作为以与第1实施方式的固体电解质材料的X射线衍射测定相同的条件测定的Si，使用Si标准试样。作为Si标准试样，例如使用NIST制造的标准Si粉末。
[0022]就第1实施方式的固体电解质材料而言，通过满足上述的“FWHM与FWHM
Si
之比大于1.06”的条件，得到的晶体相的晶格常数变得不均匀。其结果是，就第1实施方式的固体电解质材料而言，因为产生晶格宽大的区域，所以变得容易传导锂离子。所以，第1实施方式的固体电解质材料具有高的锂离子传导率。其中，所谓高的锂离子传导率，例如为2
×
10
‑
11
S/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2
×
10
‑
11
S/cm以上的离子传导率。
[0023]第1实施方式的固体电解质材料不是通过FWHM的值、而是通过FWHM与FWHM
Si
之比来确定。所以，在确定第1实施方式的固体电解质材料时，可以不考虑由测定装置引起的测定误差。
[0024]在第1实施方式的固体电解质材料的X射线衍射图案中，在单一的峰中具有最高强度的峰存在于27.5
°
以上且29.5
°
以下的衍射角2θ的范围内。通过使用这样的峰能够正确地评价FWHM的值。所以，能够正确地评价FWHM与FWHM
Si
之比。再者，所谓单一的峰，是指不与别的峰重叠的峰。
[0025]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。
[0026]第1实施方式的固体电解质材料优选实质上不含有硫。所谓第1实施方式的固体电解质材料实质上不含有硫，是指该固体电解质材料除作为杂质不可避免地混入的硫以外，作为构成元素不含有硫。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有硫。不含有硫的固体电解质材料由于即使暴露于大气中也不发生硫化氢，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暴露于大气中，则可发生硫化氢。
[0027]第1实施方式的固体电解质材料因为含有F，所以可具有高的耐氧化性。这是因为F具有高的氧化还原电位。
[0028]第1实施方式的固体电解质材料也可以实质上由Li、Zr及F形成。其中，所谓“第1实施方式的固体电解质材料实质上由Li、Zr及F形成”，是指Li、Zr及F的物质的量的合计与构成第1实施方式的固体电解质材料的全部元素的物质的量的合计的摩尔比(即摩尔分率)为90％以上。作为一个例子，该摩尔比(即摩尔分率)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及F形成。
[0029]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者用于制造或保管固体电解质材料的气氛中。
[0030]在第1实施方式的固体电解质材料的X射线衍射图案的横轴从衍射角2θ变换为q而得到的变换图案中、在1.94以上且2.08以下的q的范围内具有最高强度的峰的半峰全宽的值相对于以同一条件测定的与Si的(111)面对应的峰的半峰全宽的值之比也可以大于1.06。其中，q满足数学式：q＝4πsinθ/λ。λ表示X射线衍射测定中所使用的X射线的波长。
[0031]换句话讲，在上述的变换图案中、在1.94以上且2.08以下的q的范围内具有最高强度的峰的半峰全宽的值相对于以同一条件测定的与Si的(111)面对应的峰的半峰全宽的值之比具有大于1.06的值、并且含有Li、Zr及F的固体电解质材料能够被看作为含有Li、Zr及F、并且满足FWHM/FWHM
Si
＞1.06的固体电解本文档来自技高网...

【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及F，其中，Li的物质的量与Zr的物质的量之比低于3.5，并且在通过使用了Cu
‑
Kα射线的所述固体电解质材料的X射线衍射测定而得到的X射线衍射图案中、在27.5
°
以上且29.5
°
以下的衍射角2θ的范围内具有最高强度的峰的半峰全宽的值相对于以同一条件测定的与Si的(111)面对应的峰的半峰全宽的值之比大于1.06。2.根据权利要求1所述的固体电解质材料，其中，在将所述X射线衍射图案的横轴从衍射角2θ变换为q而得到的变换图案中、在1.94以上且2.08以下的q的范围内具有最高强度的峰的半峰全宽的值相对于以同一条件测定的与Si的(111)面对应的峰的半峰全宽的值之比大于1.06，其中，q＝4πsinθ/λ，λ表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：境田真志，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：