硫化物固体电解质材料和锂固态电池制造技术

本发明专利技术的主要目的是提供具有高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料。本发明专利技术通过提供包含具有原酸组成的离子导体和LiI的硫化物固体电解质材料解决了所述问题，其特征在于所述硫化物固体电解质材料为具有玻璃化转变点的玻璃。

【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高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料。
技术介绍
因近年来信息相关设备和通讯设备如个人电脑、摄像机以及便携式电话的快速流行，待用作它们的电源的电池的开发已受到重视。在汽车工业中，用于电动车辆或混合动力车辆的高输出和高容量电池的开发也已取得进展。在各种种类的电池中，从高能量密度的角度出发，锂电池目前已受到关注。目前商业化的锂电池使用含有可燃性有机溶剂的液体电解质，为此，有必要安装安全装置以抑制短路过程中的温度升高以及改进结构和材料以防止短路。与此相反，设想了通过用固体电解质层代替液体电解质而全固化的锂电池以旨在因电池中不使用可燃性有机溶剂的原因而简化安全装置并在制造成本和生产率方面优异。此外，已知硫化物固体电解质材料作为用于此类固体电解质层的固体电解质材料。硫化物固体电解质材料由于其如此高的Li离子传导性而可用于实现较高的电池输出，并已常规上进行了各种种类的研究。例如，在非专利文献I中，公开了通过机械研磨方法获得的基于Li1-Li2S-P2S5的非晶材料。在非专利文献2中，公开了通过机械研磨方法获得的基于Li1-Li2S-P2S5的非晶材料。在非专利文献3中公开了对阳极侧使用基于Li1-Li2S-P2S5的硫化物固体电解质材料而对阴极侧使用另一固体电解质材料。此外，专利文献I中公开了基于Li2S-P2S5的锂离子导体结晶玻璃和使用其作为固体电解质的电池。在专利文献2中，公开了为抑制阴极活性材料与固体电解质的反应而针对特定的组合选择固体电解质的组合的非水电解质电池。引用列表专利文献专利文献1:日本专利申请公开号2005-228570专利文献2:日本专利申请公开号2003-217663非专利文献非专利文献l:Naoko Tomei 及其他两人,“Preparation of Amorphous Materialsin the system Li1-Li2S_P2S5by Mechanical Milling and Their Lithium 1nConducting Properties，，，Summary of Solid State 1nics Symposium，第 23 卷(2003)，第26-27页非专利文献2:Rene Mercier 等人，“SUPERIONIC CONDUCTION INLi2S-P2S5-Li1-GLASSES'Solid State 1nics5 (1981)，663-666非专利文献3:Kazunori Takada 等人，“Solid-state Lithium battery withgraphite anode”，Solid State 1nicsl58 (2003)，269-274
技术实现思路
技术问题常规上需要具有高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料。本专利技术鉴于上述实际情况而完成，其主要目的是提供具有高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料。问题的解决在本专利技术中，为解决上述问题，提供了一种硫化物固体电解质材料，其包含具有原酸组成(ortho-composition)的离子导体和LiI,其特征在于,所述硫化物固体电解质材料为具有玻璃化转变点的玻璃。本专利技术因为包含LiI (LiI组分)来变得富Li而实现具有高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料。此外，该硫化物固体电解质材料的非晶性质如此之高而具有玻璃化转变点，从而允许Li离子传导性的改善。在上述专利技术中，LiI的含量优选在10摩尔％至30摩尔％的范围内。在上述专利技术中，离子导体优选包含L1、X(X为P、S1、Ge、Al或B)和S。为此的原因是实现具有高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料。在上述专利技术中，离子导体优选包含L1、P和S。此外，在本专利技术中，提供了一种硫化物固体电解质材料，其包含具有原酸组成的离子导体和Li I，其特征在于所述离子导体包含氧。本专利技术因为包含LiI (LiI组分)来变得富Li而实现具有高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料。此外，该硫化物固体电解质材料因为上述离子导体包含氧而可抑制化学稳定性因LiI的影响而劣化。在上述专利技术中，离子导体的氧优选源自Li20。为此的原因是容易地引入氧。在上述专利技术中，离子导体优选包含L1、X(X为P、S1、Ge、Al或B)、S和O。为此的原因是实现具有高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料。在上述专利技术中，离子导体优选包含L1、P、S和O。此外，在本专利技术中，提供了一种锂固态电池，其包含:含有阴极活性材料的阴极活性材料层、含有阳极活性材料的阳极活性材料层以及形成在所述阴极活性材料层和所述阳极活性材料层之间的固体电解质层，其特征在于，所述阴极活性材料层包含硫化物固体电解质材料和电势为2.8V(相对于Li)以上的所述阴极活性材料，所述硫化物固体电解质材料包含具有原酸组成的离子导体和Lil。本专利技术因为阴极活性材料层含有包含LiI (LiI组分)的硫化物固体电解质材料而实现高输出锂固态电池。在上述专利技术中，离子导体优选包含L1、X(X为P、S1、Ge、Al或B)和S。为此的原因是实现具有高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料。在上述专利技术中，离子导体优选包含L1、P和S。此外，在本专利技术中，提供了一种锂固态电池，其包含:含有阴极活性材料的阴极活性材料层、含有阳极活性材料的阳极活性材料层以及形成在所述阴极活性材料层和所述阳极活性材料层之间的固体电解质层，其特征在于，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包含所述硫化物固体电解质材料。本专利技术因为含有包含LiI (LiI组分)的硫化物固体电解质材料而实现高输出锂固态电池。此外，上述硫化物固体电解质材料因为含有含氧(0)的离子导体而可抑制化学稳定性因LiI的影响而劣化。结果，本专利技术实现抑制反应电阻增大的锂固态电池。在上述专利技术中，阴极活性材料层优选包含所述硫化物固体电解质材料和电势为2.8V(相对于Li)以上的阴极活性材料。本专利技术的有利效果本专利技术产生如实现具有高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料的效果。附图说明图1为示意性横截面图，示出本专利技术的锂固态电池的一个实例。图2A和2B各自为对实施例1_1、1_2和比较例1_1至1_3中获得的硫化物固体电解质材料测量X-射线衍射的结果。图3为对实施例1-2和比较例1-3中获得的硫化物固体电解质材料的差热分析的结果。图4为对实施例1-1、1_2中获得的硫化物固体电解质材料测量Li离子传导性的结果。图5为对实施例1-1、1_2中获得的硫化物固体电解质材料测量拉曼光谱的结果。图6为对实施例1-2中获得的硫化物固体电解质材料测量循环伏安的结果。图7为对实施例2和比较例2中获得的锂固态电池评价充放电循环特性的结果。图8为对实施例2和比较例2中获得的锂固态电池评价反应电阻测量的结果。图9为对实施例3-1至3-6中获得的硫化物固体电解质材料测量Li离子传导性的结果。图10为对实施例4、比较例4-1、4_2和参比例4中获得的锂固态电池评价反应电阻测量的结果。具体实施例方式下文详细描述本专利技术的硫化物固体电解质材料和锂固态电池。A.硫化物固体电解质材料首先描述本专利技术的硫化物固体电解质材料。本专利技术的硫化物固体电解质材料可大致分成两个实施方案。下文分 成第一实施方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.26 JP 2010-1899651.一种硫化物固体电解质材料，包含具有原酸组成的离子导体和Lil，其特征在于，所述硫化物固体电解质材料为具有玻璃化转变点的玻璃。2.根据权利要求1所述的硫化物固体电解质材料，其特征在于，所述LiI的含量在10摩尔％至30摩尔％的范围内。3.根据权利要求1或2所述的硫化物固体电解质材料，其特征在于所述离子导体含L1、X(X 为 P、S1、Ge、Al 或 B)和 S。4.根据权利要求1或2所述的硫化物固体电解质材料，其特征在于，所述离子导体包含L1、P 和 S。5.一种硫化物固体电解质材料，包含具有原酸组成的离子导体和Lil，其特征在于，所述离子导体包含氧。6.根据权利要求5所述的硫化物固体电解质材料，其特征在于，所述离子导体中的所述氧源自Li20。7.根据权利要求5或6所述的硫化物固体电解质材料，其特征在于，所述离子导体包含L1、X(X 为 P、S1、Ge、Al 或 B)、S 和 O。8.根据权利要求5或6所述的硫化物固体电解质材料，其特征在于，所述离子导体包含L1、P、S 和 O...

【专利技术属性】
技术研发人员：大友崇督，川本浩二，滨重规，土田靖，加藤祐树，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：