硫化物系无机固体电解质材料、固体电解质、固体电解质膜以及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种硫化物系无机固体电解质材料，其是具有锂离子传导性的硫化物系无机固体电解质材料，上述硫化物系无机固体电解质材料的形状为粒子状，在根据扫描型电子显微镜(SEM)的观察图像求出的上述硫化物系无机固体电解质材料的个数基准粒度分布中，将最频粒径设为Dm[μm]、将上述个数基准粒度分布的累积频率为90％的粒径设为D

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硫化物系无机固体电解质材料、固体电解质、固体电解质膜以及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及硫化物系无机固体电解质材料、固体电解质、固体电解质膜以及锂离子电池。

技术介绍

[0002]通常，锂离子电池作为手机、笔记本电脑等小型便携式设备的电源使用。另外，最近，除了小型便携式设备以外，锂离子电池也开始作为电动汽车、电力存储等的电源使用。
[0003]目前，市售的锂离子电池使用含有可燃性有机溶剂的电解液。另一方面，将电解液改为固体电解质、并将电池全固态化的锂离子电池(以下，也称为全固态锂离子电池)由于电池内不使用可燃性的有机溶剂，因此，认为实现了安全装置的简化，制造成本、生产率优异。
[0004]作为用于这种固体电解质的固体电解质材料，例如，已知硫化物系无机固体电解质材料。
[0005]专利文献1(日本特开2016
‑
27545号公报)记载了硫化物系固体电解质材料，其特征在于，在使用CuKα射线的X射线衍射测定中在2θ＝29.86
°±
1.00
°
的位置具有峰，具有Li
2y+3
PS4(0.1≤y≤0.175)的组成。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2016
‑
27545号公报。

技术实现思路

[0009]专利技术要解决的问题
[0010]然而，虽然硫化物系无机固体电解质材料的电化学稳定性以及锂离子传导性优异，但与电解液相比，锂离子传导性还很低，作为固体电解质材料不能充分满足。
[0011]综上所述，要求用于锂离子电池的硫化物系无机固体电解质材料具有电化学稳定性并且锂离子传导性进一步提高。
[0012]本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其提供电化学稳定性与锂离子传导性的平衡优异的硫化物系无机固体电解质材料。
[0013]用于解决问题的手段
[0014]本专利技术人等为了提供电化学稳定性与锂离子传导性的平衡优异的硫化物系无机固体电解质材料，对硫化物系无机固体电解质材料的粒度分布等进行了专心研究。其结果发现，在根据扫描型电子显微镜(SEM)的观察图像求出的个数基准粒度分布中，将最频粒径设为Dm[μm]、将累积频率为90％的粒径设为D
90
[μm]时，D
90
/Dm的值为特定值以上的硫化物系无机固体电解质材料的电化学稳定性与锂离子传导性的平衡优异，从而完成了本专利技术。
[0015]即，根据本专利技术，提供一种硫化物系无机固体电解质材料，
[0016]其是具有锂离子传导性的硫化物系无机固体电解质材料，
[0017]上述硫化物系无机固体电解质材料的形状为粒子状，
[0018]在根据扫描型电子显微镜(SEM)的观察图像求出的上述硫化物系无机固体电解质材料的个数基准粒度分布中，将最频粒径设为Dm[μm]、将上述个数基准粒度分布的累积频率为90％的粒径设为D
90
[μm]时，D
90
/Dm值为1.6以上且8.0以下。
[0019]进一步，根据本专利技术，提供包含上述硫化物系无机固体电解质材料的固体电解质。
[0020]进一步，根据本专利技术，提供包含作为主要成分的上述固体电解质的固体电解质膜。
[0021]进一步，根据本专利技术，提供一种锂离子电池，
[0022]其是具有包含正极活性物质层的正极、电解质层以及包含负极活性物质层的负极的锂离子电池，
[0023]上述正极活性物质层、上述电解质层以及上述负极活性物质层中的至少一个包含上述硫化物系无机固体电解质材料。
[0024]进一步，根据本专利技术，提供一种硫化物系无机固体电解质材料的制造方法，
[0025]其是用于制造上述硫化物系无机固体电解质材料的制造方法，包括：
[0026]工序(A)，准备包含硫化锂以及硫化磷的硫化物系无机固体电解质材料的原料组合物；
[0027]工序(B)，通过对上述硫化物系无机固体电解质材料的原料组合物进行机械处理，从而在使作为原料的硫化锂以及硫化磷进行化学反应的同时进行玻璃化，得到玻璃状态的硫化物系无机固体电解质材料；以及
[0028]工序(C)，通过对得到的上述硫化物系无机固体电解质材料进行分级处理，将上述D
90
/Dm值调整为1.6以上且8.0以下的范围。
[0029]专利技术的效果
[0030]根据本专利技术，能够提供电化学稳定性与锂离子传导性的平衡优异的硫化物系无机固体电解质材料。
附图说明
[0031]图1是表示本专利技术的实施方式的锂离子电池的结构的一个例子的剖视图。
[0032]图2是表示实施例和比较例中得到的硫化物系无机固体电解质材料的个数基准粒度分布的图。
[0033]图3是表示实施例5和实施例6中得到的硫化物系无机固体电解质材料的个数基准粒度分布的图。
具体实施方式
[0034]下面，使用附图对本专利技术的实施方式进行说明。需要说明的是，在全部附图中，对同样的构成要素标记共同的符号，并适当省略说明。另外，图是概略图，与实际的尺寸比率不一致。除非有特殊说明，否则数值范围“A～B”表示A以上且B以下。
[0035][硫化物系无机固体电解质材料][0036]首先，说明本实施方式的硫化物系无机固体电解质材料。
[0037]本实施方式的硫化物系无机固体电解质材料是具有锂离子传导性的硫化物系无
机固体电解质材料，硫化物系无机固体电解质材料的形状为粒子状，在根据扫描型电子显微镜(SEM)的观察图像求出的所述硫化物系无机固体电解质材料的个数基准粒度分布中，将最频粒径设为Dm[μm]、将所述个数基准粒度分布的累积频率为90％的粒径设为D
90
[μm]时，D
90
/Dm值为1.6以上且8.0以下。
[0038]本实施方式的硫化物系无机固体电解质材料通过D
90
/Dm值为上述范围内，能够良好地维持电化学稳定性并且提高锂离子传导性。
[0039]虽然其理由并不明确，但能推测出以下理由。
[0040]D
90
/Dm值为上述范围内时，硫化物系无机固体电解质材料的粒度分布宽，小粒子进入大粒子的间隙，由此粒子间变得紧密，其结果是，粒子间的接触性提高，因此，认为锂离子传导性提高。此处，硫化物系无机固体电解质材料的粒径通常采用激光衍射散射式粒度分布测定法进行测定。但是，根据本专利技术人等的研究可知，如果采用激光衍射散射式粒度分布测定法，则在测定时会生成硫化物系无机固体电解质材料的凝集物，因此，硫化物系无机固体电解质材料的粒径不能准确测定。
[0041]即，根据本专利技术人等的研究，首次发现通过根据扫描型电子显微镜(SEM)的观察图像求出硫化物系无机固体电解质材料的粒径，能够准确地评价硫化物系无机固体电解质材料的粒径，其结果是，首次发现通过使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种硫化物系无机固体电解质材料，其是具有锂离子传导性的硫化物系无机固体电解质材料，其中，所述硫化物系无机固体电解质材料的形状为粒子状，在根据扫描型电子显微镜SEM的观察图像求出的所述硫化物系无机固体电解质材料的个数基准粒度分布中，将最频粒径设为Dm、将所述个数基准粒度分布的累积频率为90％的粒径设为D
90
时，D
90
/Dm值为1.6以上且8.0以下，所述Dm、D
90
的单位为μm。2.如权利要求1所述的硫化物系无机固体电解质材料，其中，所述最频粒径Dm为10.0μm以下。3.如权利要求1或2所述的硫化物系无机固体电解质材料，其中，包含作为构成元素的Li、P以及S。4.如权利要求3所述的硫化物系无机固体电解质材料，其中，所述硫化物系无机固体电解质材料中的所述Li的含量相对于所述P的含量的摩尔比Li/P为1.0以上且5.0以下，所述S的含量相对于所述P的含量的摩尔比S/P为2.0以上且6.0以下。5.如权利要求1至4中任一项所述的硫化物系无机固体电解质材料，其中，所述硫化物系无机固体电解质材料用于锂离子电池。6.一种固体电解质，其中，包含权利要求1至5中任一项所述的硫化物系无机固体电解质材料。7.一种固体电解质膜，其中，包含作为主要成分的权利要求6所述的固体电解质。8.如权利要求7所述的固体电解质膜，其中，所述固体电解质膜为粒子状的所述固体电解质的加压成型体。9.如权利要求7或8所述的固体电解质膜，其中，将所述固体电解质膜整体设为100质量％时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田树史，
申请(专利权)人：古河机械金属株式会社，
类型：发明
国别省市：