本发明专利技术的主要目的是提供一种具有优异的离子电导率和高电化学稳定性的离子导体。本发明专利技术通过提供如下离子导体来解决技术问题：其具有尖晶石结构并且由以下通式表示：(AxM1-x-yM’y)Al2O4(“A”是单价金属，“M”是二价金属，“M’”是三价金属，并且“x”和“y”满足关系：0＜x＜1、0＜y＜1并且x+y＜1)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有优异的离子导电性和高电化学稳定性的离子导体。
技术介绍
随着近来信息处理设备和通讯设备如个人计算机、摄录机和移动电话的快速发展，用作上述设备电源的电池的开发的重要性变得日益増加。此外，在诸如机动车エ业的エ业领域中，已经开发了用于电动车辆或混合动カ车辆的具有高输出和高容量的电池。目前，由于锂电池在与其它电池化学如铅-酸、镍-镉和镍-氢化物相比具有高能量密度，所以它们正在引起关注。目前在市场上可获得的锂电池使用包含易燃有机溶剂的液体电解质。这样，它们需要安装安全装置以抑制短路情况下的温度升高，或者需要改进它们的技术结构和材料以 抑制这样的短路。与此相比，通过将液体电解质改变为固体电解质层获得的固态锂电池不再使用这样的易燃有机溶剤。相应地，能够简化安全装置，由此降低生产成本并且增加输出。具有尖晶石结构的离子导体(固体电解质材料)是已知的。尖晶石结构是由通式AB2X4代表的结构，其中“X”是第16族和17族元素的阴离子(例如02_、S2_和CD ;“B”是位于八面体位点中的金属阳离子(例如Al3+、Mn3+和Ti4+) ;“A”是位于四面体位点中的金属阳离子(例如 Li+、Mg2+、Zn2+)。已经对具有尖晶石结构的离子导体进行了积极的研究。例如，专利文件I公开了由Li2xZrvx (Al2) O4代表的离子导体。此外，具有反尖晶石结构的离子导体是已知的。例如，非专利文件1-3公开了包含Cl—作为阴离子的离子导体。现有技术专利文件I :美国专利号4507371非专利文件I :H. D. Lutzet 等人，“CHLORIDE SPINELS A NEW GROUP OF SOLIDLITHIUM ELECTROLYTES”，Journal of Physical Chemistry of Solid，第 42 期，287-289，1981非专利文件2 :R. Kanno 等人，“IONIC CONDUCTIVITY OF SOLID LITHIUM ION⑶NDUCT0RS WITH THE SPINEL STRUCTURE =Li2MCl4 (M = Mg，Mn，Fe，Cd) ”，MaterialResearch Bulletin，第 16 期，999-1005，1981非专利文件3:Ryoji Kanno 等人，“Ionic Conductivity and Phase Transitionof the Spinel System Li2_2xM1+xCl4 (M = Mg, Mn, Cd) ”，Journal of The ElectrochemicalSociety, Electrochemical Science And Technology,469-474,1984 年 3 月
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题专利文件I公开了ー种由Li2xZrvx(Al2)O4代表的离子导体。该离子导体存在问题，其中对锂离子而言在结构上难以移动，这是因为每个Zn2+基本上都被双倍量的Li+替代，由此降低了其离子电导率。此外，在非专利文件1-3中公开了包含Cl—作为阴离子的离子导体，但是这样的材料存在具有低电化学稳定性和实用性差的问题。在考虑上述问题的情况下获得了本专利技术，并且本专利技术的主要目的是提供具有优异的离子导电性和高电化学稳定性的离子导体。解决问题的手段为了解决上述问题，本专利技术提供ー种具有尖晶石结构并且由通式(A具_x_yM’ y)Al2O4( “A”是单价金属，“M”是ニ价金属，“M’”是三价金属，并且“x”和“y”满足关系0 < x<1,0 < y < I并且x+y < I)代表的离子导体。 在本专利技术中，离子导体具有其中(x+y)数目的M2+被X数目的A+和y数目的M’ 3+替代的结构。因此，对于A离子而言在结构上容易移动，由此离子导电性变得优异。相应地，本专利技术的离子导体在结构上优于Li2xZrvx (Al2) O4,后者具有其中X数目的Zn2+被两倍量的Li+替代的结构。此外，因为本专利技术的离子导体包含02_作为阴离子，所以其与包含Cl—作为阴离子的离子导体相比具有更高的电化学稳定性的优点。在上述专利技术中，优选在上述通式中建立关系X = y。在上述专利技术中，在所述通式中优选所述“A”是Li+。在上述专利技术中，在所述通式中所述“M”优选为Mg2+和Zn2+中的至少之一。 在上述专利技术中，在所述通式中所述“M’ ”优选为Al3+。另外，本专利技术提供ー种固态电池，包括包含阴极活性材料的阴极活性材料层，包含阳极活性材料的阳极活性材料层，和在所述阴极活性材料层和所述阳极活性材料层之间形成的固体电解质层，其中所述阴极活性材料层、所述阳极活性材料层、和所述固体电解质层中的至少之一具有上述离子导体的实施方案。根据本专利技术，通过使用上述离子导体，可以获得具有优异输出特性和高电化学稳定性的固态电池。在上述专利技术中，优选所述固体电解质层包含所述离子导体，并且所述阴极活性材料和所述阳极活性材料中的至少之一具有尖晶石结构。由于包含在所述固体电解质层中的所述离子导体具有尖晶石结构，并且在所述活性材料层中包含的所述活性材料也具有尖晶石结构，所以可以降低所述固体电解质层和所述活性材料层之间的界面电阻。在上述专利技术中，优选所述离子导体是Li离子导体，具有尖晶石结构的所述阴极活性材料是LiMn2O4,并且具有尖晶石结构的所述阳极活性材料是Li4Ti5O1215本专利技术的效果在本专利技术中，获得了获得具有优异的离子导电性和高电化学稳定性的离子导体。附图说明图I是示出本专利技术的固态电池的一个实例的横截面视图。图2是解释本专利技术的固态电池和在专利文件I (美国专利号4507371)中描述的固态电池之间的差异的说明图。图3是举例说明本专利技术的固态电池的说明图。图4显示通过对在实施例I中获得的离子导体进行的X光衍射测量获得的結果。图5显示通过对在实施例I中获得的离子导体进行的7LiMAS-NMR测量获得的结果。图6显示通过对在实施例I中获得的离子导体进行的27AIMAs-NMR测量获得的结果。图7显示通过对在实施例I中获得的离子导体进行的离子电导率测量获得的结果。 具体实施例方式在下文，将详细解释本专利技术的离子导体和固态电池。A.离子导体首先，将解释本专利技术的离子导体。本专利技术的离子导体具有尖晶石结构，并且由通式(AxMnyM, y) Al2O4 ( “A”是单价金属，“ M”是ニ价金属，“ M’”是三价金属，并且“X”和“ y”满足关系0 < X < 1，0 < y < I且x+y < I)代表。根据本专利技术，因为离子导体具有其中(x+y)数目的M2+被X数目的A+和y数目的M，3+替代的结构，所以对于A离子而言在结构上容易移动，并且因此离子导电性变得优异。相应地，本专利技术的离子导体在其结构上优于Li2xZrvx (Al2) O4,后者具有其中X数目的Zn2+被两倍量的Li+替代的结构。此外，因为本专利技术的离子导体包含02_作为阴离子，所以其与包含Cl—作为阴离子的离子导体相比具有更高的电化学稳定性的优点。另外，从离子电导率的观点看，晶体中自由位点的存在是重要的。在原理上，可以将由AB2X4代表的尖晶石本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：法比奥·罗西亚诺，保罗·普罗斯佩罗·佩斯卡莫纳，安德烈·佩尔松，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，鲁汶天主教大学，CSTI，通信V，
类型：
国别省市：
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