固体电解质材料及使用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实质上由Li、M1、M2、O及X构成。这里，M1为选自Ta及Nb中的至少1种，M2为选自Zr、Y及La中的至少1种，X为选自F、Cl及Br中的至少1种。Cl及Br中的至少1种。Cl及Br中的至少1种。

【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公开了一种使用硫化物固体电解质材料的全固体电池。
[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一种有用性高的新型固体电解质材料。
[0008]用于解决课题的手段
[0009]本公开的固体电解质材料实质上由Li、M1、M2、O及X构成，这里，M1为选自Ta及Nb中的至少1种，M2为选自Zr、Y及La中的至少1种，X为选自F、Cl及Br中的至少1种。
[0010]专利技术的效果
[0011]本公开提供一种有用性高的新型固体电解质材料。
附图说明
[0012]图1表示第2实施方式的电池1000的剖视图。
[0013]图2表示第2实施方式的电极材料1100的剖视图。
[0014]图3表示用于评价固体电解质材料的离子传导率的加压成形模300的示意图。
[0015]图4A是表示实施例1、3、5、7、9及11的固体电解质材料的X射线衍射图谱的图。
[0016]图4B是表示实施例2、4、6、8、10及12的固体电解质材料的X射线衍射图谱的图。
[0017]图5A是表示实施例13～16的固体电解质材料的X射线衍射图谱的图。
[0018]图5B是表示实施例17～19的固体电解质材料的X射线衍射图谱的图。
[0019]图6A是表示实施例20～23的固体电解质材料的X射线衍射图谱的图。
[0020]图6B是表示实施例24～27的固体电解质材料的X射线衍射图谱的图。
[0021]图7是表示实施例28～31的固体电解质材料的X射线衍射图谱的图。
[0022]图8是表示比较例1及2的固体电解质材料的X射线衍射图谱的图。
[0023]图9是表示实施例1的电池的初期放电特性的曲线图。
具体实施方式
[0024]以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。本公开并不限定于以下的实施方式。
[0025](第1实施方式)
[0026]第1实施方式的固体电解质材料实质上由Li、M1、M2、O及X构成。这里，M1为选自Ta及Nb中的至少1种，M2为选自Zr、Y及La中的至少1种，X为选自F、Cl及Br中的至少1种。
[0027]这里，所谓“第1实施方式的固体电解质材料实质上由Li、M1、M2、O及X构成”，意味着Li、M1、M2、O及X的物质量的合计与构成第1实施方式的固体电解质材料的所有元素的物质量的合计之比(即摩尔分率)为90％以上。作为一个例子，该比也可以为95％以上。第1实施方式的固体电解质材料也可以只由Li、M1、M2、O及X构成。
[0028]第1实施方式的固体电解质材料例如能够具有实用的锂离子传导率，例如能够具有高的锂离子传导率。这里，所谓高的锂离子传导率，例如为1
×
10
‑3mS/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1
×
10
‑3mS/cm以上的离子传导率。
[0029]第1实施方式的固体电解质材料可用于得到具有优异的充放电特性的电池。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。
[0030]第1实施方式的固体电解质材料能够在设想的电池的使用温度范围内维持高的锂离子传导率。所以，使用第1实施方式的固体电解质材料的电池即使在存在温度变化的环境中，也能稳定地工作。电池的使用温度范围例如为
‑
30℃～80℃。
[0031]优选在第1实施方式的固体电解质材料中实质上不含硫。所谓第1实施方式的固体电解质材料中实质上不含硫，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。优选在第1实施方式的固体电解质材料中不含硫。不含硫的固体电解质材料即使曝露于大气中，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材料如果曝露于大气中，则可发生硫化氢。
[0032]第1实施方式的固体电解质材料也可以含有在X射线衍射图谱中，在11.08
°
以上且14.12
°
以下的衍射角2θ的范围(以下称为“第1范围”)中具有衍射峰的第1结晶相。
[0033]第1结晶相具有高的锂离子传导率。第1实施方式的固体电解质材料通过含有第1结晶相，容易形成用于锂离子扩散的路径。其结果是，第1实施方式的固体电解质材料具有高的锂离子传导率。
[0034]X射线衍射图谱中的衍射峰以下简称为“峰”。
[0035]第1实施方式的固体电解质材料的X射线衍射图谱可使用Cu
‑
Kα射线(波长及即波长0.15405nm及0.15444nm)，通过基于θ
‑
2θ法的X射线衍射测定来取得。
[0036]所谓峰的角度，是表示SN比的值为3以上、且半峰宽(half width)为10
°
以下的山状部分的最大强度的角度。所谓半峰宽，是指将峰的最大强度设为I
MAX
时，用强度成为I
MAX
的一半的值的两个衍射角之差表示的宽度。SN比是信号S与背景噪声N之比。
[0037]为了提高固体电解质材料的离子传导率，X也可以为选自Cl及Br中的至少1种。
[0038]为了提高固体电解质材料的离子传导率，M2的物质量与M1及M2的物质量的合计之比也可以为大于0％且60％以下。M2的物质量与M1及M2的物质量的合计之比可通过数学式：{(M2的物质量)/(M1的物质量+M2的物质量)}
×
100来算出。以下，也将M2的物质量与M1及M2的物质量的合计之比称为“M2/(M1+M2)摩尔比”。
[0039]为了提高固体电解质材料的离子传导率，M2/(M1+M2)摩尔比也可以为5％以上且50％以下。
[0040]为了提高固体电解质材料的离子传导率，M2/(M1+M2)摩尔比也可以为10％以上且50％以下。
[0041]为了提高固体电解质材料的电化学稳定性，X也可以含有F。从离子传导率的观点出发，F的物质量与X的物质量之比也可以为0％以上且65％以下。也将F的物质量与X的物质量之比称为“F/X摩尔比”。F/X摩尔比可通过数学式：{(F的物质量)/(F、Cl及Br的物质量的合计)}
×
100来算出。
[0042]为了提高固体电解质材料的电化学稳定性，F/X摩尔比也可以为0％以上且50％以下。
[0043]为了进一步提高固体电解质材料的电化学稳定性，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，其实质上由Li、M1、M2、O及X构成，这里，M1为选自Ta及Nb中的至少1种，M2为选自Zr、Y及La中的至少1种，X为选自F、Cl及Br中的至少1种。2.根据权利要求1所述的固体电解质材料，其中，含有在通过使用Cu
‑
Kα射线的X射线衍射测定而得到的X射线衍射图谱中，在11.08
°
以上且14.12
°
以下的衍射角2θ的范围内具有峰的结晶相。3.根据权利要求1或2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。4.根据权利要求1～3中任一项所述的固体电解质材料，其中，M2的物质量与M1及M2的物质量的合计之比为大于0％且60％以下。5.根据权利要求4所述的固体电解质材料，其中，M2的物质量与M1及...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹内圭织，田中良明，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：