硫化物固体电解质材料的制造方法、锂固体电池的制造方法技术

本发明专利技术的课题是提供硫化氢的产生量少、并且Li离子传导性高的硫化物固体电解质材料的制造方法。本发明专利技术通过提供硫化物固体电解质材料的制造方法来解决上述课题，上述硫化物固体电解质材料的制造方法的特征在于，具有：准备使用含有Li2S和P2S5的原料组合物而成的结晶化的硫化物固体电解质材料的准备工序、和对上述结晶化的硫化物固体电解质材料进行非晶化处理的非晶化工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及Li离子传导性高的Li2S - P2S5系的硫化物固体电解质材料的制造方法。
技术介绍
随着近年来电脑、摄像机和手机等信息相关设备、通信设备等的急速普及，作为其电源利用的电池的开发受到重视。另外，在汽车产业界等 中，也在进行用于电动汽车或用于混合动力汽车的高输出功率且高容量的电池的开发。目前，在各种电池中，从能量密度高的观点考虑，锂电池受到关注。目前市售的锂电池由于使用含有可燃性有机溶剂的电解液，因此需要安装抑制短路时的温度上升的安全装置、用于防止短路的构造 材料方面的改善。与此相对，认为将电解液改为固体电解质层而使电池全固体化而得的锂电池在电池内不使用可燃性的有机溶齐U，所以实现了安全装置的简化，制造成本、生产率优异。进而，作为用于这样的固体电解质层的固体电解质材料，已知硫化物固体电解质材料。硫化物固体电解质材料由于Li离子传导性高，所以在实现电池的高输出功率化上有用，一直以来进行了各种研究。例如，专利文献I公开了以Li2S和P2S5为主成分的玻璃相与结晶相存在的硫化物系结晶化玻璃。现有技术文献专利文献专利文献I:日本特开2002 - 109955号公报
技术实现思路
本专利技术的专利技术人等获得结晶化的Li2S - P2S5系的硫化物固体电解质材料具有硫化氢产生量低的趋势的见解。但是，结晶化的Li2S - P2S5系的硫化物固体电解质材料存在Li离子传导性低的问题。本专利技术是鉴于上述问题而进行的，主要目的是提供Li离子传导性高的Li2S - P2S5系的硫化物固体电解质材料的制造方法。为了解决上述课题，在本专利技术中提供硫化物固体电解质材料的制造方法，其特征在于，具有准备工序，准备使用含有Li2S和P2S5的原料组合物而成的结晶化的硫化物固体电解质材料；和非晶化工序，对上述结晶化的硫化物固体电解质材料进行非晶化处理。根据本专利技术，通过进行非晶化工序，能够使结晶的晶界电阻变小。因此，能够得到Li离子传导性高的硫化物固体电解质材料。在上述专利技术中，优选上述准备工序具有非晶化处理工序和结晶化处理工序，在上述非晶化处理工序中，对上述原料组合物进行非晶化处理，得到非晶化的硫化物固体电解质材料，在上述结晶化处理工序中，对上述非晶化的硫化物固体电解质材料进行基于热处理的结晶化处理，得到上述结晶化的硫化物固体电解质材料。这是因为，通过结晶化处理，能够降低Li2S的残留量。在上述专利技术中，优选上述结晶化处理工序中的上述热处理的温度为300°C以上。这是因为，如果加热温度过低，则存在不能有效地降低Li2S的残留量的可能性。在上述专利技术中，优选上述准备工序是使上述原料组合物发生基于热处理的固相反应而得到上述结晶化的硫化物固体电解质材料的固相反应工序。这是因为，以一步的工序就能够得到结晶化的硫化物固体电解质材料，能够实现工序的简化。在上述专利技术中，优选上述原料组合物中的Li2S和P2S5的比例以摩尔基准计为Li2S =P2S5 = 70 30 80 20的范围内。这是因为，能够得到硫化氢产生量更少的硫化物固体电解质材料。在上述专利技术中，优选上述结晶化的硫化物固体电解质材料的Li2S残留量为lmol% 以下。这是因为，能够得到硫化氢产生量更少的硫化物固体电解质材料。在上述专利技术中，优选上述非晶化工序中的非晶化处理为机械研磨。这是因为，常温下的处理成为可能，能够实现制造工序的简化。另外，在本专利技术中，提供一种锂固体电池的制造方法，所述锂固体电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、以及形成于上述正极活性物质层和上述负极活性物质层之间的固体电解质层，所述锂固体电池的制造方法的特征在于，在上述正极活性物质层、上述负极活性物质层和上述固体电解质层中的至少一者中添加利用上述的硫化物固体电解质材料的制造方法得到的硫化物固体电解质材料。根据本专利技术，通过使用上述硫化物固体电解质材料，能够得到安全性高且适于高输出功率化的锂固体电池。在本专利技术中，发挥能够得到Li离子传导性高的硫化物固体电解质材料的效果。附图说明图I是说明本专利技术的硫化物固体电解质材料的制造方法的一个例子的流程图。图2是说明本专利技术的硫化物固体电解质材料的制造方法的其他例子的流程图。图3是表示本专利技术的锂固体电池的制造方法的一个例子的概略剖视图。图4是对样品I 4的XRD测定的结果。图5是对样品I、3的XPS测定的结果。图6是对样品I 4的硫化氢产生量测定的结果。图7是对样品I 4的Li离子传导率测定的结果。具体实施例方式以下，对本专利技术的硫化物固体电解质材料的制造方法、以及锂固体电池的制造方法进行详细说明。A.硫化物固体电解质材料的制造方法首先，对本专利技术的硫化物固体电解质材料的制造方法进行说明。本专利技术的硫化物固体电解质材料的制造方法的特征在于，具有准备工序，准备使用含有Li2S和P2S5的原料组合物而成的结晶化的硫化物固体电解质材料；和非晶化工序，对上述结晶化的硫化物固体电解质材料进行非晶化处理。根据本专利技术，通过进行非晶化工序，能够使结晶的晶界电阻变小。因此，能够得到Li离子传导性高的硫化物固体电解质材料。图I是说明本专利技术的硫化物固体电解质材料的制造方法的一个例子的流程图。首先，制备以Li2S =P2S5 = 75 25的摩尔比含有Li2S和P2S5的原料组合物。接着，对原料组合物进行机械研磨，得到肖_晶化的硫化物固体电解质材料(非晶化处理工序)。接着，对非晶化的硫化物固体电解质材料进行基于热处理的结晶化处理，得到了结晶化的硫化物固体电解质材料(结晶化处理工序)。在图I中，这两个工序相当于准备工序。接着，对结晶化的硫化物固体电解质材料进行机械研磨(非晶化工序)。由此，能够得到Li离子传导性高的硫化物固体电解质材料。图2是说明本专利技术的硫化物固体电解质材料的制造方法的其他例子的流程图。首先，制备以Li2S =P2S5 = 75 25的摩尔比含有Li2S和P2S5的原料组合物。接着，在真空中 对原料组合物进行加热处理，使其发生固相反应，得到结晶化的硫化物固体电解质材料(固相反应工序)。在图2中，固相反应工序相当于准备工序。接着，对结晶化的硫化物固体电解质材料进行机械研磨(非晶化工序)。由此，能够得到Li离子传导性高的硫化物固体电解质材料。以下，对本专利技术的硫化物固体电解质材料的制造方法按工序进行说明。I.准备工序本专利技术中的准备工序是准备使用含有Li2S和P2S5的原料组合物而成的结晶化的硫化物固体电解质材料的工序。在本专利技术中,可以自己合成上述硫化物固体电解质材料，也可以使用市售品。合成上述硫化物固体电解质材料时，其合成方法可以大致分为2种实施方式。(I)第一实施方式本专利技术中的准备工序的第一实施方式是具有非晶化处理工序和结晶化处理工序的方式，在上述非晶化处理工序中，对上述原料组合物进行非晶化处理，得到非晶化的硫化物固体电解质材料，在上述结晶化处理工序中，对上述非晶化的硫化物固体电解质材料进行基于热处理的结晶化处理，得到上述结晶化的硫化物固体电解质材料。( i )非晶化处理工序第一实施方式中的非晶化处理工序是对上述原料组合物进行非晶化处理，得到非晶化的硫化物固体电解质材料的工序。第一实施方式中的原料组合物是至少含有Li2S和P2S5的原料组合物。另外，原料组合物可以仅含本文档来自技高网...

【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：加藤祐树，川本浩二，滨重规，大友崇督，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：