固体电解质及其制造方法技术

固体电解质包含锂(Li)元素、磷(P)元素、硫(S)元素和X元素(X表示至少1种卤素元素)。在通过使用CuKα1射线和CuKα2射线的X射线衍射装置(XRD)所测定的X射线衍射图中，对2θ＝25.6

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解质及其制造方法


[0001]本专利技术涉及固体电解质及其制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，作为众多液态电池中使用的电解液的替代品，固体电解质受到关注。使用固体电解质的固态电池作为与使用可燃性有机溶剂的液态电池相比安全性更高且兼具更高能量密度的电池，其实用化备受期待。
[0003]作为涉及固体电解质的现有技术，已知有例如专利文献1所记载的固体电解质。关于这种固体电解质，近年来，用于获得更优异的性能的研究盛行。例如，对离子传导性高的固体电解质进行了各种研究。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：US2016/156064A1
[0007]专利文献2：EP3026749A1

技术实现思路

[0008]本专利技术的课题在于提供一种具有更优异的离子传导性的固体电解质。
[0009]本专利技术提供一种固体电解质，其包含锂(Li)元素、磷(P)元素、硫(S)元素和X元素(X表示至少1种卤素元素)，
[0010]在通过使用CuKα1射线和CuKα2射线的X射线衍射装置(XRD)所测定的X射线衍射图中，对2θ＝25.6
±
0.8
°
的范围、30.2
±
0.8
°
的范围和31.6
±
0.8
°
的范围之中的至少任一范围内的衍射图进行峰分离时，具有峰P1和峰P2，
[0011]所述峰P1和所述峰P2分别源自不同的相。
[0012]另外，本专利技术提供一种固体电解质的制造方法，其具有如下工序：
[0013]混合锂(Li)元素源、磷(P)元素源、硫(S)元素源和卤素(X)元素源而得到原料组合物的工序；以及
[0014]以大于500℃且小于700℃对所述原料组合物进行焙烧的工序。
附图说明
[0015]图1中，图1的(a)是示出以由单一相构成的现有的固体电解质为对象的、由X射线衍射装置测定的X射线衍射图的一个例子的图；图1的(b)是将图1的(a)所示的X射线衍射图分离为2个峰的图。
[0016]图2中，图2的(a)是示出以本专利技术的固体电解质为对象的、由X射线衍射装置测定的X射线衍射图的一个例子的图；图2的(b)是将图2的(a)所示的X射线衍射图分离为2个峰的图。
[0017]图3是示出实施例2和比较例2中得到的固体电解质的X射线衍射图的图。
[0018]图4是示出实施例3和比较例3中得到的固体电解质的X射线衍射图的图。
具体实施方式
[0019]以下基于优选的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是至少含有锂(Li)元素、磷(P)元素、硫(S)元素和卤素(X)元素的固体电解质。
[0020]本专利技术的固体电解质中所含的X元素为至少1种卤素元素，更详细而言，可采用选自氯(Cl)元素、溴(Br)元素和碘(I)元素中的至少1种元素。X元素可以是这些元素中的1种，或者也可以是2种以上的组合。
[0021]从提高本专利技术的固体电解质的锂离子传导性的角度出发，固体电解质优选至少含有Cl元素作为X元素。特别是作为X元素仅含有Cl元素时，由于易于获得以下所述的包含2种以上的不同的相的固体电解质，因此优选。
[0022]本专利技术的固体电解质所具有的特征之一在于：包含2种以上不同的相。2种以上不同的相均为结晶相。本专利技术人研究的结果表明，由于包含2种以上不同的相，本专利技术的固体电解质表现出比以往更优异的离子传导性。其原因尚未完全明了，但本专利技术人认为可能是以下原因。当然，本专利技术的范围不受该理论约束。认为2种以上不同的相均为结晶相，它们存在于一个晶粒中。一个晶粒中存在的多个晶相虽然均含有Li元素、P元素、S元素和X元素，但其组成互不相同。并且，推测其原因可能在于：由于一个晶粒中存在的多个晶相中的至少1个成为高离子传导相，因此作为固体电解质整体的离子传导性提高。或者，推测其原因可能在于：由于一个晶粒中存在的多个晶相间的界面电阻小，因此作为固体电解质整体的离子传导性提高。
[0023]可以根据通过X射线衍射装置(XRD)所测定的X射线衍射图来确认本专利技术的固体电解质包含2种以上不同的相这一情况。详细而言，根据使用2个不同波长的X射线作为XRD射线源的X射线衍射图，可以确认包含2种以上不同的相。作为2个不同波长的X射线源，使用CuKα1射线和CuKα2射线是简便的。CuKα1射线的波长为0.1540562nm，CuKα2的波长为0.1544390nm。CuKα1射线与CuKα2射线的强度比从理论上看约为2：1。因此，在作为XRD的测定对象的固体电解质由单一相构成的情况下，对该固体电解质同时照射CuKα1射线和CuKα2射线时，所得到的X射线衍射图如图1的(a)所示，源自CuKα1射线的衍射线与源自CuKα2射线的衍射线以2：1的强度叠加。
[0024]如果对如图1的(a)所示的叠加的衍射图用最小二乘法从数学上进行峰分离，则会分离为在图1的(b)所示的同一位置上具有峰顶的峰P1和P2。在本专利技术中，峰是指源自CuKα1射线的衍射线与源自CuKα2射线的衍射线以2：1的强度叠加而成的峰。
[0025]需要说明的是，如后述的实施例中所说明的那样，通过XRD实际取得的衍射强度的数据是离散的(例如图2(b)所示的横轴2θ的步长为0.02
°
)，因此对于用上述最小二乘法从数学上分离出的2个峰P1和P2的峰顶的位置而言，严格来说并不相同，有时在峰顶的位置上存在些许偏差。即，理论上所分离的峰的峰顶位置是相同的，但从数学上分离出的峰的峰顶位置有时会有些许差异。为此，在本说明书中，当分离出的2个峰P1与P2的峰顶位置的差的绝对值(记为Δ2θ)为0.04
°
以下时，视为该2个峰的峰顶位置相同。
[0026]另一方面，对本专利技术的固体电解质同时照射CuKα1射线和CuKα2射线时，会出现如下所述的情况。需要说明的是，为了便于说明，以下说明中列举出本专利技术的固体电解质包含
2种不同的晶相的情况作为例子。
[0027]设2种不同的晶相为A1相和A2相时，对包含A1相和A2相的本专利技术的固体电解质同时照射CuKα1射线和CuKα2射线时，会如图2的(a)所示，对于A1相，会以2：1的强度观察到源自CuKα1射线的衍射线P
11
和源自CuKα2射线的衍射线P
12
；并且，对于A2相，会以2：1的强度观察到源自CuKα1射线的衍射线P
21
和源自CuKα2射线的衍射线P
22
。即，观察到4个衍射线P
11
、P
12
、P
21
和P
22
叠加的衍射图。
[0028]将图2的(a)所示的衍射线叠加的衍射图用最小二乘法从数学上峰分离成2个时，如图2的(b)所示，分离为在不同位置具有峰顶的2个峰P1和P2。本说本文档来自技高网...

【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，其包含锂(Li)元素、磷(P)元素、硫(S)元素和X元素，其中，X表示至少1种卤素元素，在通过使用CuKα1射线和CuKα2射线的X射线衍射装置(XRD)所测定的X射线衍射图中，对2θ＝25.6
±
0.8
°
的范围、30.2
±
0.8
°
的范围和31.6
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0.8
°
的范围之中的至少任一范围内的衍射图进行峰分离时，具有峰P1和峰P2，所述峰P1和所述峰P2分别源自不同的相。2.根据权利要求1所述的固体电解质，其中，在通过使用CuKα1射线和CuKα2射线的X射线衍射装置(XRD)所测定的X射线衍射图中，对2θ＝25.6
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0.8
°
的范围、30.2
±
0.8
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的范围和31.6
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0.8
°
范围内的衍射图进行峰分离...

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