固体电解质、电极合剂以及电池制造技术

固体电解质至少含有锂(Li)元素、磷(P)元素、硫(S)元素、卤素(X)元素以及氧(O)元素，包括具有硫银锗矿型晶体结构的晶相。在固体电解质中，卤素(X)元素相对于磷(P)元素的摩尔比(X/P)大于1.0且小于2.4，氧(O)元素相对于磷(P)元素的摩尔比(O/P)大于0且小于0.5。固体电解质在通过使用CuKα1射线的X射线衍射装置(XRD)测定的X射线衍射图案中，在2θ＝21.6

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解质、电极合剂以及电池


[0001]本专利技术涉及固体电解质。另外，本专利技术涉及包含该固体电解质的电极合剂和电池。

技术介绍

[0002]作为具有锂离子传导性的固体电解质，已知有各种硫化物材料。例如，非专利文献1中记载了使用掺杂了氧的Li6PS5Br、即Li6PS5‑
X
O
X
Br(0≤x≤1)作为固体电解质。根据该文献的记载，通过在Li6PS5Br中掺杂氧，枝晶的产生被抑制，电化学稳定性和化学稳定性改善。另外，根据该文献的记载，Li6PS5‑
X
O
X
Br的主要的晶相为硫银锗矿相，如果掺杂的氧为一定量，则在硫银锗矿相中的硫位点被置换，得到上述那样的效果。进而，记载了若掺杂超过能够置换的氧的量，则生成作为杂质的磷酸锂、溴化锂，并且离子传导率降低，回避作为杂质的磷酸锂、溴化锂的生成。
[0003]现有技术文献
[0004]非专利文献
[0005]非专利文献1：Journal of Power Sources 410
‑
411(2019)162
‑
170

技术实现思路

[0006]例如，如上述的非专利文献1那样，对锂离子传导性高的固体电解质进行了各种研究。另一方面，近年来，要求在维持锂离子传导性的同时，在用于固体电池的情况下能够得到优异的电池特性的固体电解质。因而，本专利技术的课题在于提供一种固体电解质，其能够维持锂离子传导性，并且在用于固体电池的情况下能够得到优异的电池特性。
[0007]本专利技术提供一种固体电解质，其至少含有锂(Li)元素、磷(P)元素、硫(S)元素、卤素(X)元素以及氧(O)元素，
[0008]包含具有硫银锗矿型晶体结构的晶相，
[0009]卤素(X)元素相对于磷(P)元素的摩尔比(X/P)大于1.0且小于2.4，
[0010]氧(O)元素相对于磷(P)元素的摩尔比(O/P)大于0且小于0.5，
[0011]在通过使用CuKα1射线的X射线衍射装置测定的X射线衍射图案中，在2θ＝21.6
°
以上且22.6
°
以下的范围具有峰A，在2θ＝22.7
°
以上且23.7
°
以下的范围具有峰B，在2θ＝35.8
°
以上且36.8
°
以下的范围具有峰C。
附图说明
[0012]图1是表示在实施例2中得到的固体电解质的X射线衍射图案的图表。
[0013]图2是表示在实施例4中得到的固体电解质的X射线衍射图案的图表。
[0014]图3是表示在比较例1中得到的固体电解质的X射线衍射图案的图表。
具体实施方式
[0015]以下，基于本专利技术的优选实施方式对本专利技术进行说明。本专利技术的固体电解质至少
含有锂(Li)元素、磷(P)元素、硫(S)元素、卤素(X)元素以及氧(O)元素。本专利技术的固体电解质典型地为硫化物固体电解质。含有这些元素的本专利技术的固体电解质优选为结晶性化合物。结晶性化合物是指，在进行了基于X射线衍射法(以下也称为“XRD”。)的测定的情况下，观察到由晶相引起的衍射峰的物质。从能够提高固体电解质的锂离子传导性的方面出发，固体电解质特别优选包含具有硫银锗矿型晶体结构的晶相。
[0016]硫银锗矿型晶体结构是指源自由化学式：Ag8GeS6所示的矿物的化合物组所具有的晶体结构。本专利技术的固体电解质是否具有硫银锗矿型晶体结构的晶相能够通过基于XRD的测定等来确认。例如在通过使用CuKα1射线的XRD测定的衍射图案中，硫银锗矿型晶体结构的晶相在2θ＝15.3
°±
1.0
°
、17.7
°±
1.0
°
、25.2
°±
1.0
°
、30.0
°±
1.0
°
、30.9
°±
1.0
°
和44.3
°±
1.0
°
处显示出特征性的衍射峰。另外，根据构成固体电解质的元素种类，除了上述衍射峰以外，有时还在2θ＝47.2
°±
1.0
°
、51.7
°±
1.0
°
、58.3
°±
1.0
°
、60.7
°±
1.0
°
、61.5
°±
1.0
°
、70.4
°±
1.0
°
和72.6
°±
1.0
°
处显示出特征性的衍射峰。源自硫银锗矿型晶体结构的衍射峰的辨识能够使用例如PDF号00
‑
034
‑
0688的数据。
[0017]在本专利技术的固体电解质中，卤素(X)元素相对于磷(P)元素的摩尔比(X/P)被设定为比较高的值。具体而言，摩尔比(X/P)优选设定为大于1.0且小于2.4的值。将摩尔比(X/P)设定在该范围且具有后述的XRD峰的固体电解质维持令人满意的锂离子传导性，并且在用于固体电池的情况下显示优异的电池特性。从使该优点更显著的观点出发，摩尔比(X/P)例如优选为1.2以上，进一步优选为1.4以上。另一方面，所述摩尔比(X/P)例如优选为2.2以下，进一步优选为2.0以下，更进一步优选为1.6以下。摩尔比(X/P)例如可以通过ICP发射光谱测定来测定。需要说明的是，ICP发射光谱测定的详细说明能够设为与后述的实施例中记载的内容相同，因此省略此处的记载。
[0018]作为构成固体电解质的元素之一的卤素(X)元素，例如能够列举出氟(F)元素、氯(Cl)元素、溴(Br)元素以及碘(I)元素。卤素(X)元素既可以是这些元素中的1种，或者也可以是2种以上的组合。从后述的硫银锗矿型晶体结构容易通过固相反应而生成、锂离子传导性提高的观点出发，固体电解质既可以至少含有氯(Cl)元素作为卤素(X)元素，也可以含有溴(Br)元素和氯(Cl)元素。另外，从进一步提高锂离子传导性的观点出发，固体电解质可以至少包含碘(I)元素作为卤素(X)元素，卤素(X)元素也可以为碘(I)元素。
[0019]在固体电解质含有溴(Br)元素和氯(Cl)元素作为卤素(X)元素的情况下，溴(Br)元素相对于溴(Br)元素的摩尔数和氯(Cl)元素的摩尔数的合计的比例、即Br/(Br+Cl)的值例如优选为0.2以上，更优选为0.3以上，进一步优选为0.4以上。另一方面，所述Br/(Br+Cl)的值例如优选为0.8以下，更优选为0.7以下，进一步优选为0.6以下。
[0020]溴(Br)的导入能够容易地形成硫银锗矿型晶体结构，另一方面，溴(Br)与氯(Cl)、硫(S)相比离子半径大，因此认为向硫银锗矿型晶体结构的卤素固溶量变少。因而，如上所述，通过恰当地调整Br/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，其至少含有锂(Li)元素、磷(P)元素、硫(S)元素、卤素(X)元素以及氧(O)元素，包含具有硫银锗矿型晶体结构的晶相，卤素(X)元素相对于磷(P)元素的摩尔比(X/P)大于1.0且小于2.4，氧(O)元素相对于磷(P)元素的摩尔比(O/P)大于0且小于0.5，在通过使用CuKα1射线的X射线衍射装置测定的X射线衍射图案中，在2θ＝21.6
°
以上且22.6
°
以下的范围具有峰A，在2θ＝22.7
°
以上且23.7
°
以下的范围具有峰B，在2θ＝35.8
°
以上且36.8
°
以下的范围具有峰C。2.根据权利要求1所述的固体电解质，其中，在通过使用CuKα1射线的X射线衍射装置测定的X射线衍射图案中，在2θ＝24.2
°
以上且26.2
°
以下的范围具有峰M，在将所述峰A的强度设为I
A
，将所述峰M的强度设为I
M
时，所述I
A
相对于所述I
M
之比(I
A
/I
M
)大于0且小于0.03。3.根据权利要求1或2所述的固体电解质，其中，在通过使用CuKα1射线的X射线衍射装置测定的X射线衍射图案中，在2θ＝24.2
°
以上且26.2
°
以下的范围具有峰M，在将所述峰B的强度设为I
B
，将所述峰M的强度设为I
M
时，所述I<...

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