固体电解质材料、固体电池、固体电解质材料的制造方法技术

本发明专利技术的主要目的在于提供电子传导性良好的固体电解质材料。本发明专利技术通过提供以下的固体电解质材料解决了上述课题，该固体电解质材料的特征在于，具有固体电解质粒子和在上述固体电解质粒子的表面形成的碳涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解质材料、固体电池、固体电解质材料的制造方法
本专利技术涉及电子传导性良好的固体电解质材料。
技术介绍
伴随着近年来个人计算机、摄像机和手机等信息相关设备或通信设备等的急速普及，用作其电源的电池的开发受到重视。另外，在汽车产业界等也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看，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，所以需要安装抑制短路时的温度上升的安全装置或改善用于防止短路的结构·材料。对此，将电解液变为固体电解质层而将电池全固体化的锂固体电池由于在电池内不使用可燃性的有机溶剂，所以认为实现了安全装置的简化，制造成本、生产率优异。这样的固体电池通常具有正极活性物质层、负极活性物质层、和在正极活性物质层与负极活性物质层之间形成的固体电解质层。另外，电极活性物质层（正极活性物质层和负极活性物质层）是至少含有活性物质的层，进而，有时含有使电子传导性提高的导电材料以及使离子传导性提高的固体电解质材料。专利文献1中公开了一种电子-锂离子混合传导体，是使用以MeS（Me为以1种或多种过渡金属元素为主体的金属元素）表示的过渡金属硫化物、硫化锂和硫化硅等而成的。该技术是通过对锂离子传导体的原料（硫化锂、硫化硅等）掺杂过渡金属硫化物从而使电子传导性提高。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2001-006674号公报
技术实现思路
从固体电池的高性能化的观点出发，电极活性物质层所含的固体电解质材料不仅需要离子传导性，而且需要良好的电子传导性。本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的，主要目的在于提供电子传导性良好的固体电解质材料。为了解决上述课题，在本专利技术中，提供一种固体电解质材料，其特征在于，具有固体电解质粒子和在上述固体电解质粒子的表面形成的碳涂层。根据本专利技术，由于在固体电解质粒子的表面具有碳涂层，所以能够形成电子传导性良好的固体电解质材料。在上述专利技术中，优选上述碳涂层是不具有晶界的层。这是因为电子传导性更加良好。在上述专利技术中，优选上述碳涂层是将液体成分碳化而成的。在上述专利技术中，优选上述固体电解质粒子是硫化物固体电解质粒子。这是因为离子传导性优异。在上述专利技术中，优选固体电解质材料的电子传导率为1×10-3S/cm以上。另外，在本专利技术中，提供一种固体电池，其含有正极活性物质层、负极活性物质层、和在上述正极活性物质层与上述负极活性物质层之间形成的固体电解质层，其特征在于，上述正极活性物质层和上述负极活性物质层的至少一者含有上述的固体电解质材料。根据本专利技术，由于正极活性物质层和负极活性物质层的至少一方含有上述的固体电解质材料，所以能够形成高性能的固体电池。另外，在本专利技术中，提供一种固体电解质材料的制造方法，其特征在于，具备:制备在表面具有液体成分的固体电解质粒子的制备工序，和进行加热使得上述液体成分碳化而形成碳涂层的加热工序。根据本专利技术，通过进行在固体电解质粒子的表面形成碳涂层的加热工序，从而能得到电子传导性良好的固体电解质材料。另外，通过使在固体电解质粒子的表面存在的液体成分碳化，从而可得到覆盖均匀性高的碳涂层。在本专利技术中，起到能得到电子传导性良好的固体电解质材料的效果。附图说明[图1]是表示本专利技术的固体电解质材料的一例的简要截面图。[图2]是表示本专利技术的固体电池的一例的简要截面图。[图3]是表示本专利技术的固体电解质材料的制造方法的一例的简要截面图。[图4]是对实施例1、比较例1～3中得到的固体电解质材料的阻抗测定的结果。[图5]是对实施例1、比较例1～3中得到的固体电解质材料的电流测定的结果。[图6]是实施例1、比较例1～3中得到的固体电解质材料的电子传导率的结果。[图7]是对实施例1、比较例1～3中得到的固体电解质材料的XPS测定的结果。[图8]是使用了实施例1和比较例3中得到的固体电解质材料的评价用电池的充放电特性的结果。具体实施方式以下，对本专利技术的固体电解质材料、固体电池、固体电解质材料的制造方法进行详细说明。A.固体电解质材料本专利技术的固体电解质材料，其特征在于，具有固体电解质粒子、和在上述固体电解质粒子的表面形成的碳涂层。图1是表示本专利技术的固体电解质材料的一例的简要截面图。图1表示的固体电解质材料10具有固体电解质粒子1和在固体电解质粒子1的表面形成的碳涂层2。应予说明，图1的固体电解质粒子1是一次粒子，但本专利技术的固体电解质粒子可以是二次粒子。根据本专利技术，由于在固体电解质粒子的表面具有碳涂层，所以能够形成电子传导性良好的固体电解质材料。因此，通过将本专利技术的固体电解质材料用于电极活性物质层，从而能形成良好的电子传导通路（和离子传导通路），能实现电池的高输出功率化、高容量化。在此，在上述的专利文献1中公开了掺杂有过渡金属硫化物的电子-锂离子混合传导体。但是，该电子-锂离子混合传导体由于含有过渡金属，所以存在在某电位发生氧化还原而引起容量劣化的可能性。与此相对，本专利技术的固体电解质材料由于不需要使用过渡金属，所以具有能抑制容量劣化的优点。另外，本专利技术的固体电解质材料具有良好的电子传导性，所以存在能降低电极活性物质层中使用的导电材料的使用量的优点、电子传导性极低的电极活性物质也可使用的优点。以下，对于本专利技术的固体电解质材料，逐个构成地进行说明。1.固体电解质粒子本专利技术的固体电解质粒子只要具有离子传导性则没有特别限定。作为固体电解质粒子，例如可举出硫化物固体电解质粒子、氧化物固体电解质粒子、氮化物固体电解质粒子等无机固体电解质粒子。硫化物固体电解质粒子与氧化物固体电解质粒子相比离子传导性高，在这点上是优选的，氧化物固体电解质粒子与硫化物固体电解质粒子相比化学稳定性高，在这点上是优选的。另外，本专利技术的固体电解质粒子可以是含有卤素的无机固体电解质粒子。硫化物固体电解质粒子通常含有成为传导的离子的金属元素（M）和硫（S）。作为上述M，例如可举出Li、Na、K、Mg、Ca等，其中特别优选Li。硫化物固体电解质粒子特别优选含有Li、A（A是选自P、Si、Ge、Al、B中的至少一种）、S。另外，硫化物固体电解质粒子可以含有Cl、Br、I等卤素。通过含有卤素，能提高离子传导性。另外，硫化物固体电解质粒子可以含有O。通过含有O，能提高化学稳定性。作为具有Li离子传导性的硫化物固体电解质粒子，例如可举出Li2S-P2S5、Li2S-P2S5-LiI、Li2S-P2S5-Li2O、Li2S-P2S5-Li2O-LiI、Li2S-SiS2、Li2S-SiS2-LiI、Li2S-SiS2-LiBr、Li2S-SiS2-LiCl、Li2S-SiS2-B2S3-LiI、Li2S-SiS2-P2S5-LiI、Li2S-B2S3、Li2S-P2S5-ZmSn（其中，m、n是正数。Z是Ge、Zn、Ga中的任一个。）、Li2S-GeS2、Li2S-SiS2-Li3PO4、Li2S-SiS2-LixMOy（其中，x、y是正数。M是P、Si、Ge、B、Al、Ga、In中的任一个。）等。应予说明，上述“Li2S-P2S5”的记载是指使用含有Li2S和P2S5的原料组合物而得的硫化物固体电解质粒子，其它的记载也是同样。另外，硫化物固体电解质粒子优选实质上不含有Li2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体电解质材料，其特征在于，具有固体电解质粒子和在所述固体电解质粒子的表面形成的碳涂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固体电解质材料，其特征在于，具有固体电解质粒子和在所述固体电解质粒子的表面形成的碳涂层，所述碳涂层是不具有晶界的层。2.一种固体电解质材料，其特征在于，具有固体电解质粒子和在所述固体电解质粒子的表面形成的碳涂层，所述碳涂层是将液体成分碳化而成的。3.如权利要求1或权利要求2所述的固体电解质材料，其特征在于，所述固体电解质粒子是硫化物固体电解质粒子。4.如权利要求1或权利要求2所述的固体电解质材料，其特征在于，电子传导率为...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤祐树，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：