權(quán)利要求書: 1.一種固體電解質(zhì)材料,其由下述元素構(gòu)成:Li、Y、選自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Zr、Nb及Ta中的至少1種、和選自Cl、Br及I中的至少1種,其中,通過使用Cu?Kα射線作為X射線源而得到的所述固體電解質(zhì)材料的X射線衍射圖譜在衍射角2θ的值為30°~33°的范圍內(nèi)、所述衍射角2θ的值為39°~43°的范圍內(nèi)及所述衍射角2θ的值為47°~51°的范圍內(nèi)分別包含峰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電解質(zhì)材料,其中,所述X射線衍射圖譜進(jìn)一步在所述衍射角2θ的值為15°~18°的范圍內(nèi)包含峰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體電解質(zhì)材料,其包含所述選自Cl、Br及I中的至少1種的亞晶格,
所述亞晶格具有六方最密填充結(jié)構(gòu)或六方最密填充結(jié)構(gòu)變形的結(jié)構(gòu)。
4.一種電池,其具備:權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的固體電解質(zhì)材料、正極、
負(fù)極、和
設(shè)置于所述正極與所述負(fù)極之間的電解質(zhì)層,其中,選自所述正極、所述負(fù)極及所述電解質(zhì)層中的至少1者包含所述固體電解質(zhì)材料。
5.一種固體電解質(zhì)材料,其由下述元素構(gòu)成:Li、
Y、
選自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Zr、Nb及Ta中的至少1種、和選自Cl、Br及I中的至少1種,將通過使用Cu?Kα射線作為X射線源而得到的所述固體電解質(zhì)材料的X射線衍射圖譜按照橫軸由衍射角2θ變成q的方式轉(zhuǎn)換而得到的第1轉(zhuǎn)換圖譜在所述q的值為的范圍內(nèi)包含基準(zhǔn)峰,
其中,q=4πsinθ/λ,λ為所述Cu?Kα射線的波長(zhǎng),將所述X射線衍射圖譜按照橫軸由衍射角2θ變成q/q0的方式轉(zhuǎn)換而得到的第2轉(zhuǎn)換圖譜在所述q/q0的值為1.28~1.30的范圍內(nèi)及所述q/q0的值為1.51~1.54的范圍內(nèi)分別包含峰,
其中,q0為與所述第1轉(zhuǎn)換圖譜中的所述基準(zhǔn)峰對(duì)應(yīng)的所述q的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體電解質(zhì)材料,其中,所述第2轉(zhuǎn)換圖譜在所述q/q0的值為
0.50~0.52的范圍內(nèi)包含峰。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的固體電解質(zhì)材料,其包含所述選自Cl、Br及I中的至少1種的亞晶格,
所述亞晶格具有六方最密填充結(jié)構(gòu)或六方最密填充結(jié)構(gòu)變形的結(jié)構(gòu)。
8.一種電池,其具備:權(quán)利要求5~7中任一項(xiàng)所述的固體電解質(zhì)材料、正極、
負(fù)極、和
設(shè)置于所述正極與所述負(fù)極之間的電解質(zhì)層,其中,選自所述正極、所述負(fù)極及所述電解質(zhì)層中的至少1者包含所述固體電解質(zhì)材料。
說明書: 固體電解質(zhì)材料及電池技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本申請(qǐng)涉及固體電解質(zhì)材料及電池。背景技術(shù)[0002] 在專利文獻(xiàn)1中公開了一種使用了硫化物固體電解質(zhì)的全固體電池。[0003] 在非專利文獻(xiàn)1中公開了Li3YCl6。[0004] 在非專利文獻(xiàn)2中公開了Li3YBr6。[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)[0006] 專利文獻(xiàn)[0007] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2011?129312號(hào)公報(bào)[0008] 非專利文獻(xiàn)[0009] 非專利文獻(xiàn)1:Z.Anorg.Allg.Chem.623(1997)、1067?1073.[0010] 非專利文獻(xiàn)2:Z.Anorg.Allg.Chem.623(1997)、1352?1356.發(fā)明內(nèi)容[0011] 發(fā)明所要解決的課題[0012] 在現(xiàn)有技術(shù)中,期望實(shí)現(xiàn)具有高的鋰離子傳導(dǎo)率的固體電解質(zhì)材料。[0013] 用于解決課題的手段[0014] 本申請(qǐng)的一個(gè)方案中的固體電解質(zhì)材料包含Li、Y、選自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Zr、Nb及Ta中的至少1種和選自Cl、Br及I中的至少1種。通過使用Cu?Kα射線作為X射線源而得到的上
述固體電解質(zhì)材料的X射線衍射圖譜在衍射角2θ的值為30°~33°的范圍內(nèi)、上述衍射角2θ
的值為39°~43°的范圍內(nèi)及上述衍射角2θ的值為47°~51°的范圍內(nèi)分別包含峰。
[0015] 另外,本申請(qǐng)的一個(gè)方案中的固體電解質(zhì)材料包含Li、Y、選自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Zr、Nb及Ta中的至少1種和選自Cl、Br及I中的至少1種。將通過使用Cu?Kα射線作為X射線源
而得到的上述固體電解質(zhì)材料的X射線衍射圖譜按照橫軸由衍射角2θ變成q的方式轉(zhuǎn)換而
得到的第1轉(zhuǎn)換圖譜在上述q的值為 的范圍內(nèi)包含基準(zhǔn)峰,其中,q=4
πsinθ/λ,λ為上述Cu?Kα射線的波長(zhǎng)。將上述X射線衍射圖譜按照橫軸由衍射角2θ變成q/q0
的方式轉(zhuǎn)換而得到的第2轉(zhuǎn)換圖譜在上述q/q0的值為1.28~1.30的范圍內(nèi)及上述q/q0的值
為1.51~1.54的范圍內(nèi)分別包含峰,其中,q0為與上述第1轉(zhuǎn)換圖譜中的上述基準(zhǔn)峰對(duì)應(yīng)的
上述q的值。
[0016] 發(fā)明效果[0017] 根據(jù)本申請(qǐng),能夠?qū)崿F(xiàn)具有高的鋰離子傳導(dǎo)率的固體電解質(zhì)材料。附圖說明[0018] 圖1是表示實(shí)施方式3中的電池的概略構(gòu)成的剖視圖。[0019] 圖2是表示XRD中的峰圖譜的圖。[0020] 圖3是表示轉(zhuǎn)換圖譜的圖。[0021] 圖4是表示離子傳導(dǎo)率的評(píng)價(jià)方法的示意圖。[0022] 圖5是表示利用AC阻抗測(cè)定而得到的離子傳導(dǎo)率的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖表。[0023] 圖6是表示初期放電特性的圖表。具體實(shí)施方式[0024] 以下,參照附圖對(duì)本申請(qǐng)的實(shí)施方式進(jìn)行說明。[0025] (實(shí)施方式1)[0026] 實(shí)施方式1中的固體電解質(zhì)材料是包含Li、Y、M和X的材料。[0027] M為選自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Zr、Nb及Ta中的至少1種。[0028] X為選自Cl、Br及I中的至少1種。[0029] 通過使用Cu?Kα射線作為X射線源而得到的實(shí)施方式1中的固體電解質(zhì)材料的X射線衍射圖譜在衍射角2θ的值為30°~33°的范圍內(nèi)、上述衍射角2θ的值為39°~43°的范圍內(nèi)
及上述衍射角2θ的值為47°~51°的范圍內(nèi)分別包含峰。
[0030] 根據(jù)以上的構(gòu)成,能夠?qū)崿F(xiàn)具有高的鋰離子傳導(dǎo)率的固體電解質(zhì)材料即鹵化物固體電解質(zhì)材料。
[0031] 另外,根據(jù)以上的構(gòu)成,通過使用實(shí)施方式1的固體電解質(zhì)材料,能夠?qū)崿F(xiàn)充放電特性優(yōu)異的全固體二次電池。
[0032] 另外,通過使用實(shí)施方式1的固體電解質(zhì)材料,能夠?qū)崿F(xiàn)不含硫的全固體二次電池。即,實(shí)施方式1的固體電解質(zhì)材料不是在暴露于大氣中時(shí)會(huì)產(chǎn)生硫化氫的構(gòu)成(例如專
利文獻(xiàn)1的構(gòu)成)。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)沒有硫化氫的產(chǎn)生、安全性優(yōu)異的全固體二次電池。
[0033] 此外,實(shí)施方式1中的固體電解質(zhì)材料的上述X射線衍射圖譜也可以進(jìn)一步在衍射角2θ的值為15°~18°的范圍內(nèi)包含峰。
[0034] 根據(jù)以上的構(gòu)成,能夠?qū)崿F(xiàn)具有更高的鋰離子傳導(dǎo)率的固體電解質(zhì)材料。[0035] 此外,實(shí)施方式1中的固體電解質(zhì)材料也可以包含第1結(jié)晶相。作為該第1結(jié)晶相,可列舉出可得到上述的特征性衍射圖譜的結(jié)晶相。
[0036] 即,實(shí)施方式1中的固體電解質(zhì)材料也可以包含第1結(jié)晶相。[0037] 此外,在無法充分得到測(cè)定強(qiáng)度的情況下,觀測(cè)不到上述的一部分峰亦可。[0038] 可得到上述的特征性衍射圖形的第1結(jié)晶相并不限于特定的晶體結(jié)構(gòu),例如可列舉出下述那樣的晶體結(jié)構(gòu)。
[0039] 一個(gè)是:陰離子的亞晶格的結(jié)構(gòu)為六方最密填充結(jié)構(gòu)或六方最密填充結(jié)構(gòu)成為變形的原子排列的結(jié)構(gòu)。即,在陰離子的亞晶格中,各陰離子配位于12個(gè)其他的陰離子上。在
理想的六方最密填充結(jié)構(gòu)的情況下,在這些12個(gè)陰離子中,有存在于同一面內(nèi)、形成正六邊
形的6個(gè)陰離子的組合。這些6個(gè)陰離子和中心元素所形成的面為最密填充面,在最密填充
面中每隔一層取同一面內(nèi)坐標(biāo)。在第1結(jié)晶相中,也可以是上述的理想的六方最密填充結(jié)構(gòu)
變形的結(jié)構(gòu)。例如,在上述的最密填充面中,任意的三個(gè)陰離子彼此所構(gòu)成的角度也可以為
60°±5°左右。
[0040] 作為這樣的結(jié)構(gòu)的例子,可列舉出具有屬于空間群P?3m1的晶體結(jié)構(gòu)的Li3ErCl6(以下也標(biāo)記為L(zhǎng)EC)結(jié)構(gòu)或具有屬于空間群Pnma的晶體結(jié)構(gòu)的Li3YbCl6(以下也標(biāo)記為L(zhǎng)YC)
結(jié)構(gòu)。其詳細(xì)的原子排列登載于無機(jī)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)(ICSD)中(LEC結(jié)構(gòu):ICSDNo.50151、
LYC結(jié)構(gòu):ICSDNo.50152)。
[0041] 此外,實(shí)施方式1中的固體電解質(zhì)材料也可以包含具有與第1結(jié)晶相不同的晶體結(jié)構(gòu)的異種結(jié)晶相。
[0042] 根據(jù)以上的構(gòu)成,能夠?qū)崿F(xiàn)具有更高的鋰離子傳導(dǎo)率的固體電解質(zhì)材料。具體而言,據(jù)認(rèn)為:通過采取第1結(jié)晶相那樣的晶體結(jié)構(gòu),陰離子被更強(qiáng)地吸引到Y(jié)或M的周邊,并且
通過M與Y的混合而產(chǎn)生Li離子的電勢(shì)變得不穩(wěn)定的區(qū)域。由此,形成鋰離子擴(kuò)散的路徑。另
外,通過為L(zhǎng)i缺損的組成,從而形成非占有位點(diǎn),鋰離子變得容易傳導(dǎo)。因此,推測(cè)鋰離子傳
導(dǎo)率進(jìn)一步提高。
[0043] 另外,實(shí)施方式1中的固體電解質(zhì)材料的形狀沒有特別限定,例如也可以為針狀、球狀、橢圓球狀等。例如,實(shí)施方式1中的固體電解質(zhì)材料也可以為粒子。也可以將多個(gè)粒子
層疊后,通過加壓而成型為粒料狀或板狀。
[0044] 例如,在實(shí)施方式1中的固體電解質(zhì)材料的形狀為粒子狀(例如球狀)的情況下,中值粒徑也可以為0.1μm~100μm。
[0045] 另外,在實(shí)施方式1中,中值粒徑也可以為0.5μm~10μm。[0046] 根據(jù)以上的構(gòu)成,能夠進(jìn)一步提高離子傳導(dǎo)性。另外,實(shí)施方式1中的固體電解質(zhì)材料與活性物質(zhì)等能夠形成更良好的分散狀態(tài)。
[0047] 另外,在實(shí)施方式1中,固體電解質(zhì)材料也可以小于活性物質(zhì)的中值粒徑。[0048] 根據(jù)以上的構(gòu)成,實(shí)施方式1中的固體電解質(zhì)材料與活性物質(zhì)等能夠形成更良好的分散狀態(tài)。
[0049] (實(shí)施方式2)[0050] 以下,對(duì)實(shí)施方式2進(jìn)行說明。與上述的實(shí)施方式1重復(fù)的說明會(huì)適當(dāng)省略。[0051] 實(shí)施方式2中的固體電解質(zhì)材料是包含Li、Y、M和X的材料。[0052] M為選自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Zr、Nb及Ta中的至少1種。[0053] X為選自Cl、Br及I中的至少1種。[0054] 將通過使用Cu?Kα射線作為X射線源而得到的上述固體電解質(zhì)材料的X射線衍射圖譜按照橫軸由衍射角2θ變成q的方式轉(zhuǎn)換而得到的第1轉(zhuǎn)換圖譜在上述q的值為
的范圍內(nèi)包含基準(zhǔn)峰。其中,q=4πsinθ/λ,λ為上述Cu?Kα射線的波
長(zhǎng)。將上述X射線衍射圖譜按照橫軸由衍射角2θ變成q/q0的方式轉(zhuǎn)換而得到的第2轉(zhuǎn)換圖譜
在上述q/q0的值為1.28~1.30的范圍內(nèi)及上述q/q0的值為1.51~1.54的范圍內(nèi)分別包含
峰。其中,q0為與上述第1轉(zhuǎn)換圖譜中的上述基準(zhǔn)峰對(duì)應(yīng)的上述q的值。
[0055] 根據(jù)以上的構(gòu)成,能夠?qū)崿F(xiàn)具有高的鋰離子傳導(dǎo)率的固體電解質(zhì)材料即鹵化物固體電解質(zhì)材料。
[0056] 另外,根據(jù)以上的構(gòu)成,通過使用實(shí)施方式2的固體電解質(zhì)材料,能夠?qū)崿F(xiàn)充放電特性優(yōu)異的全固體二次電池。
[0057] 另外,通過使用實(shí)施方式2的固體電解質(zhì)材料,能夠?qū)崿F(xiàn)不含硫的全固體二次電池。即,實(shí)施方式2的固體電解質(zhì)材料不是在暴露于大氣中時(shí)會(huì)產(chǎn)生硫化氫的構(gòu)成(例如專
利文獻(xiàn)1的構(gòu)成)。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)沒有硫化氫的產(chǎn)生、安全性優(yōu)異的全固體二次電池。
[0058] 此外,上述第2轉(zhuǎn)換圖譜也可以在上述q/q0的值為0.50~0.52的范圍內(nèi)包含峰。[0059] 根據(jù)以上的構(gòu)成,能夠?qū)崿F(xiàn)具有更高的鋰離子傳導(dǎo)率的固體電解質(zhì)材料。[0060] 此外,實(shí)施方式2中的固體電解質(zhì)材料也可以與實(shí)施方式1同樣地包含上述的第1結(jié)晶相。
[0061] 作為該第1結(jié)晶相,可列舉出可得到上述的特征性轉(zhuǎn)換圖譜的結(jié)晶相。[0062] 此外,在無法充分得到測(cè)定強(qiáng)度的情況下,觀測(cè)不到上述的一部分峰亦可。[0063] 此外,實(shí)施方式2中的固體電解質(zhì)材料也可以包含具有與第1結(jié)晶相不同的晶體結(jié)構(gòu)的異種結(jié)晶相。
[0064] 需要說明的是,在本申請(qǐng)中,“規(guī)定的值A(chǔ)為值B~值C的范圍”的表述是指“為B≤A≤C的范圍”。
[0065] <固體電解質(zhì)材料的制造方法>[0066] 實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料例如可通過下述的方法來制造。[0067] 按照可得到目標(biāo)構(gòu)成元素的方式準(zhǔn)備二元系鹵化物的原料粉。例如,在制作包含Li、Y、Sr、Cl的固體電解質(zhì)材料的情況下,準(zhǔn)備LiCl、YCl3和SrCl2。此時(shí),通過選擇原料粉的
種類,可以決定陰離子的組成。將原料粉充分混合后,使用機(jī)械化學(xué)研磨的方法使原料粉彼
此混合、粉碎、反應(yīng)。之后,也可以在真空中或不活潑氣氛中進(jìn)行燒成?;蛘?,也可以將原料
粉充分混合后,在真空中或不活潑氣氛中進(jìn)行燒成。燒成條件例如也可以在100℃~650℃
的范圍內(nèi)進(jìn)行1小時(shí)以上的燒成。
[0068] 由此,可得到包含如上述那樣的組成的固體電解質(zhì)材料。[0069] 此外,固體質(zhì)材料中的結(jié)晶相的構(gòu)成、晶體結(jié)構(gòu)及使用Cu?Kα作為射線源的X射線衍射圖譜及轉(zhuǎn)換圖譜中的各峰的位置可以通過原料比率的調(diào)整及原料粉彼此的反應(yīng)方法
及反應(yīng)條件的調(diào)整來決定。
[0070] (實(shí)施方式3)[0071] 以下,對(duì)實(shí)施方式3進(jìn)行說明。與上述的實(shí)施方式1或2重復(fù)的說明會(huì)適當(dāng)省略。[0072] 實(shí)施方式3中的電池是使用上述的實(shí)施方式1或2中說明的固體電解質(zhì)材料而構(gòu)成的。
[0073] 實(shí)施方式3中的電池具備固體電解質(zhì)材料、正極、負(fù)極和電解質(zhì)層。[0074] 電解質(zhì)層是設(shè)置于正極與負(fù)極之間的層。[0075] 正極、電解質(zhì)層和負(fù)極中的至少1者包含實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料。[0076] 根據(jù)以上的構(gòu)成,能夠提高電池的充放電特性。[0077] 以下,對(duì)實(shí)施方式3中的電池的具體例子進(jìn)行說明。[0078] 圖1是表示實(shí)施方式3中的電池1000的概略構(gòu)成的剖視圖。[0079] 實(shí)施方式3中的電池1000具備正極201、負(fù)極203和電解質(zhì)層202。[0080] 正極201包含正極活性物質(zhì)粒子204和固體電解質(zhì)粒子100。[0081] 電解質(zhì)層202配置于正極201與負(fù)極203之間。[0082] 電解質(zhì)層202包含電解質(zhì)材料(例如固體電解質(zhì)材料)。[0083] 負(fù)極203包含負(fù)極活性物質(zhì)粒子205和固體電解質(zhì)粒子100。[0084] 固體電解質(zhì)粒子100是由實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料構(gòu)成的粒子或者是包含實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料作為主要成分的粒子。
[0085] 正極201包含具有嵌入和脫嵌金屬離子(例如鋰離子)的特性的材料。正極201例如包含正極活性物質(zhì)(例如正極活性物質(zhì)粒子204)。
[0086] 對(duì)于正極活性物質(zhì),例如可使用含鋰的過渡金屬氧化物(例如Li(NiCoAl)O2、LiCoO2等)、過渡金屬氟化物、聚陰離子及氟化聚陰離子材料、以及過渡金屬硫化物、過渡金
屬氧氟化物、過渡金屬氧硫化物、過渡金屬氧氮化物等。
[0087] 正極活性物質(zhì)粒子204的中值粒徑也可以為0.1μm~100μm。如果正極活性物質(zhì)粒子204的中值粒徑小于0.1μm,則在正極中,有可能正極活性物質(zhì)粒子204與鹵化物固體電解
質(zhì)材料無法形成良好的分散狀態(tài)。其結(jié)果是,電池的充放電特性降低。另外,如果正極活性
物質(zhì)粒子204的中值粒徑大于100μm,則正極活性物質(zhì)粒子204內(nèi)的鋰擴(kuò)散變慢。因此,有可
能電池的高輸出功率下的工作會(huì)變得困難。
[0088] 正極活性物質(zhì)粒子204的中值粒徑也可以大于鹵化物固體電解質(zhì)材料的中值粒徑。由此,正極活性物質(zhì)粒子204與鹵化物固體電解質(zhì)材料能夠形成良好的分散狀態(tài)。
[0089] 關(guān)于正極201中所含的正極活性物質(zhì)粒子204與鹵化物固體電解質(zhì)材料的體積比率“v:100?v”,也可以為30≤v≤95。在v<30時(shí),有可能變得難以確保充分的電池的能量密
度。另外,在v>95時(shí),有可能高輸出功率下的工作變得困難。
[0090] 正極201的厚度也可以為10μm~500μm。需要說明的是,在正極201的厚度比10μm薄的情況下,有可能變得難以確保充分的電池的能量密度。此外,在正極201的厚度比500μm厚
的情況下,有可能高輸出功率下的工作變得困難。
[0091] 電解質(zhì)層202為包含電解質(zhì)材料的層。該電解質(zhì)材料例如為固體電解質(zhì)材料。即,電解質(zhì)層202也可以為固體電解質(zhì)層。
[0092] 此外,固體電解質(zhì)層也可以包含上述的實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料作為主要成分。即,固體電解質(zhì)層例如也可以以相對(duì)于固體電解質(zhì)層的整體的重量比例計(jì)包含
50%以上(50重量%以上)的上述的實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料。
[0093] 根據(jù)以上的構(gòu)成,能夠進(jìn)一步提高電池的充放電特性。[0094] 另外,固體電解質(zhì)層例如也可以以相對(duì)于固體電解質(zhì)層的整體的重量比例計(jì)包含70%以上(70重量%以上)的上述的實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料。
[0095] 根據(jù)以上的構(gòu)成,能夠進(jìn)一步提高電池的充放電特性。[0096] 此外,固體電解質(zhì)層也可以包含上述的實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料作為主要成分,并且進(jìn)一步包含不可避免的雜質(zhì)或在合成上述的固體電解質(zhì)材料時(shí)使用的起始原
料以及副產(chǎn)物及分解產(chǎn)物等。
[0097] 另外,固體電解質(zhì)層例如也可以除了不可避免混入的雜質(zhì)以外,以相對(duì)于固體電解質(zhì)層的整體的重量比例計(jì)包含100%(100重量%)的實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料。
[0098] 根據(jù)以上的構(gòu)成,能夠進(jìn)一步提高電池的充放電特性。[0099] 如以上那樣,固體電解質(zhì)層也可以僅由實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料構(gòu)成。[0100] 或者,也可以僅由與實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料不同的固體電解質(zhì)材料構(gòu)成。作為與實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料不同的固體電解質(zhì)材料,例如可使用Li2MgX4、
Li2FeX4、Li(Al,Ga,In)X4、Li3(Al,Ga,In)X6、LiI等(X:F,Cl,Br,I)。
[0101] 固體電解質(zhì)層也可以同時(shí)包含實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料和與上述的實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料不同的固體電解質(zhì)材料。此時(shí),兩者也可以均勻地分散。由
實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料形成的層和由與上述的實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)
材料不同的固體電解質(zhì)材料形成的層也可以在電池的層疊方向上依次配置。
[0102] 固體電解質(zhì)層的厚度也可以為1μm~1000μm。在固體電解質(zhì)層的厚度比1μm薄的情況下,正極201與負(fù)極203短路的可能性提高。另外,在固體電解質(zhì)層的厚度比1000μm厚的情
況下,有可能高輸出功率下的工作變得困難。
[0103] 負(fù)極203包含具有嵌入和脫嵌金屬離子(例如鋰離子)的特性的材料。負(fù)極203例如包含負(fù)極活性物質(zhì)(例如負(fù)極活性物質(zhì)粒子205)。
[0104] 對(duì)于負(fù)極活性物質(zhì),可使用金屬材料、碳材料、氧化物、氮化物、錫化合物、硅化合物等。金屬材料也可以是單質(zhì)的金屬。或者,金屬材料也可以是合金。作為金屬材料的例子,
可列舉出鋰金屬、鋰合金等。作為碳材料的例子,可列舉出天然石墨、焦炭、石墨化途中碳、
碳纖維、球狀碳、人造石墨、非晶質(zhì)碳等。從容量密度的觀點(diǎn)出發(fā),可以適宜使用硅(Si)、錫
(Sn)、硅化合物、錫化合物。在使用平均反應(yīng)電壓低的負(fù)極活性物質(zhì)的情況下,可更好地發(fā)
揮由實(shí)施方式1或2中的固體電解質(zhì)材料帶來的電解抑制的效果。
[0105] 負(fù)極活性物質(zhì)粒子205的中值粒徑也可以為0.1μm~100μm。如果負(fù)極活性物質(zhì)粒子205的中值粒徑小于0.1μm,則在負(fù)極中,負(fù)極活性物質(zhì)粒子205與固體電解質(zhì)粒子100有
可能無法形成良好的分散狀態(tài)。由此,電池的充放電特性降低。另外,如果負(fù)極活性物質(zhì)粒
子205的中值粒徑大于100μm,則負(fù)極活性物質(zhì)粒子205內(nèi)的鋰擴(kuò)散變慢。因此,有可能電池
的高輸出功率下的工作變得困難。
[0106] 負(fù)極活性物質(zhì)粒子205的中值粒徑也可以大于固體電解質(zhì)粒子100的中值粒徑。由此,負(fù)極活性物質(zhì)粒子205與鹵化物固體電解質(zhì)材料能夠形成良好的分散狀態(tài)。
[0107] 關(guān)于負(fù)極203中所含的負(fù)極活性物質(zhì)粒子205與固體電解質(zhì)粒子100的體積比率“v:100?v”,也可以為30≤v≤95。在v<30時(shí),有可能變得難以確保充分的電池的能量密度。
另外,在v>95時(shí),有可能高輸出功率下的工作變得困難。
[0108] 負(fù)極203的厚度也可以為10μm~500μm。在負(fù)極的厚度比10μm薄的情況下,有可能變得難以確保充分的電池的能量密度。另外,在負(fù)極的厚度比500μm厚的情況下,有可能高
輸出功率下的工作變得困難。
[0109] 在正極201、電解質(zhì)層202和負(fù)極203中的至少1者中,出于提高離子傳導(dǎo)性或化學(xué)穩(wěn)定性、
電化學(xué)穩(wěn)定性的目的,也可以包含硫化物固體電解質(zhì)或氧化物固體電解質(zhì)。作為硫
化物固體電解質(zhì),可使用Li2S?P2S5、Li2S?SiS2、Li2S?B2S3、Li2S?GeS2、Li3.25Ge0.25P0.75S4、
Li10GeP2S12等。作為氧化物固體電解質(zhì),可使用以LiTi2(PO4)3及其元素置換體為代表的
NASICON型固體電解質(zhì)、(LaLi)TiO3系的
鈣鈦礦型固體電解質(zhì)、以Li14ZnGe4O16、Li4SiO4、
LiGeO4及其元素置換體為代表的LISICON型固體電解質(zhì)、以Li7La3Zr2O12及其元素置換體為
代表的石榴石型固體電解質(zhì)、Li3N及其H置換體、Li3PO4及其N置換體等。
[0110] 在正極201、電解質(zhì)層202和負(fù)極203中的至少1者中,出于提高離子傳導(dǎo)性的目的,也可以包含有機(jī)聚合物固體電解質(zhì)。作為有機(jī)聚合物固體電解質(zhì),例如可使用高分子化合
物與鋰鹽的化合物。高分子化合物也可以具有環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu)。通過具有環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu),能夠
含有大量鋰鹽,能夠進(jìn)一步提高離子導(dǎo)電率。作為鋰鹽,可使用LiPF6、LiBF4、LiSbF6、
LiAsF6、LiSO3CF3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)(SO2C4F9)、LiC(SO2CF3)3等。作為
鋰鹽,可單獨(dú)使用選自它們中的1種鋰鹽?;蛘?,作為鋰鹽,可使用選自它們中的2種以上的
鋰鹽的混合物。
[0111] 在正極201、電解質(zhì)層202和負(fù)極203中的至少1者中,出于使鋰離子的交換傳遞變得容易、提高電池的輸出功率特性的目的,也可以包含非水電解質(zhì)液、凝膠電解質(zhì)、離子液
體。
[0112] 非水電解液包含非水溶劑和溶于非水溶劑中的鋰鹽。作為非水溶劑,可使用環(huán)狀碳酸酯溶劑、鏈狀碳酸酯溶劑、環(huán)狀醚溶劑、鏈狀醚溶劑、環(huán)狀酯溶劑、鏈狀酯溶劑、氟溶劑
等。作為環(huán)狀碳酸酯溶劑的例子,可列舉出碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸亞丁酯等。作為鏈
狀碳酸酯溶劑的例子,可列舉出碳酸二甲酯、碳酸乙甲酯、碳酸二乙酯等。作為環(huán)狀醚溶劑
的例子,可列舉出四氫呋喃、1,4?二噁烷、1,3?二氧雜環(huán)戊烷等。作為鏈狀醚溶劑,可列舉出
1,2?二甲氧基乙烷、1,2?二乙氧基乙烷等。作為環(huán)狀酯溶劑的例子,可列舉出γ?丁內(nèi)酯等。
作為鏈狀酯溶劑的例子,可列舉出醋酸甲酯等。作為氟溶劑的例子,可列舉出氟代碳酸亞乙
酯、氟代丙酸甲酯、氟代苯、氟代碳酸乙甲酯、氟代碳酸二亞甲酯等。作為非水溶劑,可單獨(dú)
使用選自它們中的1種非水溶劑。或者,作為非水溶劑,可使用選自它們中的2種以上的非水
溶劑的組合。在非水電解液中,也可以包含選自氟代碳酸亞乙酯、氟代丙酸甲酯、氟代苯、氟
代碳酸乙甲酯、氟代碳酸二亞甲酯中的至少1種氟溶劑。作為鋰鹽,可使用LiPF6、LiBF4、
LiSbF6、LiAsF6、LiSO3CF3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)(SO2C4F9)、LiC(SO2CF3)3
等。作為鋰鹽,可單獨(dú)使用選自它們中的1種鋰鹽。或者,作為鋰鹽,可使用選自它們中的2種
以上的鋰鹽的混合物。鋰鹽的濃度例如在0.5~2摩爾/升的范圍內(nèi)。
[0113] 凝膠電解質(zhì)可以使用使聚合物材料中含有非水電解液而得到的電解質(zhì)。作為聚合物材料,也可以使用聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、具有環(huán)氧乙烷
鍵的聚合物等。
[0114] 構(gòu)成離子液體的陽離子也可以為四烷基銨、四烷基鏻等脂肪族鏈狀季鹽類、吡咯烷鎓類、嗎啉鎓類、咪唑啉鎓類、四氫嘧啶鎓類、哌嗪鎓類、哌啶鎓類等脂肪族環(huán)狀銨、吡啶
? ?
鎓類、咪唑鎓類等含氮雜環(huán)芳香族陽離子等。構(gòu)成離子液體的陰離子也可以為PF6 、BF4 、
? ? ? ? ? ? ?
SbF6? 、AsF6、SO3CF3、N(SO2CF3)2、N(SO2C2F5)2 、N(SO2CF3)(SO2C4F9) 、C(SO2CF3)3等。另外,
離子液體也可以含有鋰鹽。
[0115] 在正極201、電解質(zhì)層202和負(fù)極203中的至少1者中,出于提高粒子彼此的密合性的目的,也可以包含粘結(jié)劑。粘結(jié)劑是為了提高構(gòu)成電極的材料的粘結(jié)性而使用的。作為粘
結(jié)劑,可列舉出聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、芳香族聚酰胺樹脂、聚酰胺、聚酰
亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸己酯、聚
甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸己酯、聚醋酸乙烯酯、聚
乙烯基吡咯烷酮、聚醚、聚醚砜、六氟聚丙烯、丁苯橡膠、羧甲基纖維素等。另外,作為粘結(jié)
劑,可使用選自四氟乙烯、六氟乙烯、六氟丙烯、全氟烷基乙烯基醚、偏氟乙烯、氯三氟乙烯、
乙烯、丙烯、五氟丙烯、氟代甲基乙烯基醚、丙烯酸、己二烯中的2種以上的材料的共聚物。另
外,也可以將選自它們中的2種以上的物質(zhì)混合來作為粘結(jié)劑使用。
[0116] 另外,正極201及負(fù)極203中的至少一者根據(jù)需要也可以包含導(dǎo)電助劑。[0117] 導(dǎo)電助劑是為了降低電極電阻而使用的。作為導(dǎo)電助劑,可列舉出天然石墨或人造石墨的石墨類、乙炔黑、科琴黑等炭黑類、碳纖維或金屬纖維等導(dǎo)電性纖維類、氟化碳、鋁
等金屬粉末類、氧化鋅或鈦酸鉀等導(dǎo)電性晶須類、氧化鈦等導(dǎo)電性金屬氧化物、聚苯胺、聚
吡咯、聚噻吩等導(dǎo)電性高分子化合物等。此外,通過使用碳導(dǎo)電助劑作為導(dǎo)電助劑,可謀求
低成本化。
[0118] 此外,實(shí)施方式3中的電池可構(gòu)成為硬幣型、圓筒型、方型、片材型、紐扣型、扁平型、層疊型等各種形狀的電池。
[0119] 實(shí)施例[0120] 以下,使用實(shí)施例及比較例對(duì)本申請(qǐng)的詳細(xì)情況進(jìn)行說明。[0121] 《實(shí)施例1》[0122] [固體電解質(zhì)材料的制作][0123] 在露點(diǎn)為?60℃以下的氬氣氛中,稱量409.3mg的LiCl、547.3mg的YCl3和49.4mg的SrCl2,進(jìn)行混合。之后,使用行星式球磨機(jī),以600rpm進(jìn)行12小時(shí)研磨處理。
[0124] [晶體結(jié)構(gòu)的解析][0125] 圖2是表示XRD圖譜的圖表。[0126] 圖2中所示的結(jié)果通過下述的方法來測(cè)定。[0127] 即,對(duì)于固體電解質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)的解析,使用X射線衍射裝置(RIGAKU公司MiniFlex600),在露點(diǎn)為?45℃以下的干燥環(huán)境中測(cè)定X射線衍射圖譜。關(guān)于X射線源,使用
了Cu?Kα射線。即,使用Cu?Kα射線(波長(zhǎng)為 及 )作為X射線,通過θ?2θ法測(cè)
定了X射線衍射(XRD)。
[0128] 在實(shí)施例1中的X射線衍射圖譜中,在15.72°、31.34°、40.9°、48.72°處觀測(cè)到強(qiáng)度比較高的峰。
[0129] 這些峰與由LYC相觀測(cè)的X射線衍射圖形的一部分峰位置大致一致。[0130] 圖3是下述情況的衍射圖形:將上述的XRD衍射圖譜的橫軸2θ以q=4πsin(θ)/λ進(jìn)行轉(zhuǎn)換,進(jìn)而在橫軸取q/q0的值,該q/q0的值是以上述的峰位置2θ=31.34°處的q值即
進(jìn)行歸一化而得到的。圖3中,在q/q0=0.506、1.00、1.294、1.527的位置觀測(cè)
到了峰。這些峰位置以圖3中的箭頭被圖示。
[0131] [鋰離子傳導(dǎo)率的評(píng)價(jià)][0132] 圖4是表示離子傳導(dǎo)率的評(píng)價(jià)方法的示意圖。[0133] 加壓成型用沖模300由電子絕緣性的聚碳酸酯制的框型301和電子傳導(dǎo)性的不銹鋼制的沖頭上部303及沖頭下部302構(gòu)成。
[0134] 使用圖4中所示的構(gòu)成,通過下述的方法進(jìn)行了離子傳導(dǎo)率的評(píng)價(jià)。[0135] 在露點(diǎn)為?30℃以下的干燥氣氛中,將實(shí)施例1的固體電解質(zhì)材料的粉末填充于加壓成型用沖模300中,以400MPa進(jìn)行單軸加壓,制作了實(shí)施例1的傳導(dǎo)率測(cè)定單元。
[0136] 在加壓狀態(tài)下,從沖頭上部303和沖頭下部302各自中取出導(dǎo)線,連接于搭載有頻率響應(yīng)分析儀的恒電位儀(PrincetonAppliedResearch公司ersaSTAT4)上,通過電化
學(xué)阻抗測(cè)定法,進(jìn)行了室溫下的離子傳導(dǎo)率的測(cè)定。
[0137] 將阻抗測(cè)定結(jié)果的科爾?科爾(Cole?Cole)線圖示于圖5中。[0138] 在圖5中,將復(fù)數(shù)阻抗的相位的絕對(duì)值最小的測(cè)定點(diǎn)(圖5中的箭頭)的阻抗的實(shí)數(shù)值視為對(duì)于實(shí)施例1的固體電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)的電阻值。
[0139] 使用電解質(zhì)的電阻值,由下述式算出離子傳導(dǎo)率。[0140] σ=(RSE×S/t)?1[0141] 其中,σ為離子傳導(dǎo)率,S為電解質(zhì)面積(圖4中,框型301的內(nèi)徑),RSE為上述的阻抗測(cè)定中的固體電解質(zhì)的電阻值,t為電解質(zhì)的厚度(圖4中,多個(gè)固體電解質(zhì)粒子100的壓縮
體的厚度)。
[0142] 在22℃下測(cè)定的實(shí)施例1的固體電解質(zhì)材料的離子傳導(dǎo)率為2.4×10?4S/cm。[0143] [二次電池的制作][0144] 在氬手套箱內(nèi),將實(shí)施例1的固體電解質(zhì)材料和作為活性物質(zhì)的LiCoO2以70:30的體積比率進(jìn)行稱量。通過將它們?cè)诂旇а欣徶羞M(jìn)行混合,制作了合劑。
[0145] 在絕緣性外筒中,依次層疊700μm厚度相當(dāng)量的實(shí)施例1的固體電解質(zhì)材料、8.54mg的上述的合劑、14.7mg的Al粉末。通過將其以300MPa的壓力進(jìn)行加壓成型,得到了第
1電極和固體電解質(zhì)層。
[0146] 接著,在固體電解質(zhì)層的和與第1電極相接觸側(cè)的相反側(cè)層疊金屬In(厚度為200μm)。通過將其以80MPa的壓力進(jìn)行加壓成型,制作了包含第1電極、固體電解質(zhì)層、第2電極的
層疊體。
[0147] 接著,在層疊體的上下配置不銹鋼鋼集電體,在集電體上附設(shè)集電引線。[0148] 最后,使用絕緣性套圈,將絕緣性外筒內(nèi)部與大氣氣氛相阻斷并密閉。[0149] 通過以上操作,制作了實(shí)施例1的二次電池。[0150] [充放電試驗(yàn)][0151] 圖6是表示初期放電特性的圖表。[0152] 圖6中所示的結(jié)果通過下述的方法進(jìn)行了測(cè)定。[0153] 即,將實(shí)施例1的二次電池配置于25℃的恒溫槽中。[0154] 以相對(duì)于電池的理論容量成為0.05C倍率(20小時(shí)率)的電流值進(jìn)行恒電流充電,在電壓為3.6時(shí)結(jié)束充電。
[0155] 接著,同樣以成為0.05C倍率的電流值進(jìn)行放電,在電壓為1.9時(shí)結(jié)束放電。[0156] 以上的測(cè)定的結(jié)果是,實(shí)施例1的二次電池的初期放電容量為455μAh。[0157] 《實(shí)施例2~13》[0158] 以下,對(duì)實(shí)施例2~13的合成及評(píng)價(jià)方法進(jìn)行說明。[0159] [固體電解質(zhì)材料的制作][0160] 實(shí)施例2~13中,在露點(diǎn)為?60℃以下、氧值為5ppm以下的干燥且低氧氣氛中保持的手套箱內(nèi),稱量原料粉。實(shí)施例2~13各自中的重量混合比示于后述的表1中。
[0161] 實(shí)施例6中,在上述操作之后,進(jìn)一步在300℃下在氬氣氛中進(jìn)行24小時(shí)熱處理。[0162] 除此以外,通過與上述的實(shí)施例1同樣的方法,制作了實(shí)施例2~13各自的固體電解質(zhì)材料。
[0163] [晶體結(jié)構(gòu)的解析][0164] 通過與上述的實(shí)施例1同樣的方法,進(jìn)行了實(shí)施例2~13各自的固體電解質(zhì)材料的晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定。
[0165] 實(shí)施例2~13的X射線衍射圖形示于圖2中。峰的2θ的值記載于后述的表2中。[0166] 另外,與實(shí)施例1同樣地,下述情況的衍射圖形示于圖3中:將圖2中所示的X射線衍射圖形的橫軸2θ以q=4πsin(θ)/λ進(jìn)行轉(zhuǎn)換,進(jìn)而在橫軸取q/q0的值,該q/q0的值是將2θ=
30°~33°的范圍內(nèi)的強(qiáng)度高的峰的q值設(shè)定為q0時(shí)、以q0進(jìn)行歸一化而得到的。峰的q/q0的
值記載于后述的表3中。
[0167] 對(duì)于實(shí)施例2~13各自的固體電解質(zhì)材料,對(duì)所得到的X射線衍射圖譜進(jìn)行了解析。其結(jié)果是,在實(shí)施例2~13全部中,與由六方最密填充結(jié)構(gòu)變形的結(jié)構(gòu)即LEC結(jié)構(gòu)或LYC
結(jié)構(gòu)觀測(cè)到的XRD衍射圖譜的一部分峰大致一致。這表示其陰離子的亞晶格與LEC結(jié)構(gòu)或
LYC結(jié)構(gòu)的陰離子的亞晶格的結(jié)構(gòu)相同。
[0168] [鋰離子傳導(dǎo)率的評(píng)價(jià)][0169] 在露點(diǎn)為?90℃以下、氧值為5ppm以下的干燥且低氧氣氛中保持的手套箱內(nèi),通過與上述的實(shí)施例1同樣的方法,制作了實(shí)施例2~13各自的傳導(dǎo)率測(cè)定單元。
[0170] 除此以外,通過與上述的實(shí)施例1同樣的方法,進(jìn)行了離子傳導(dǎo)率的測(cè)定。[0171] 上述的實(shí)施例2~13中的離子傳導(dǎo)率示于后述的表2和表3中。[0172] [二次電池的制作][0173] 在露點(diǎn)為?90℃以下、氧值為5ppm以下的干燥且低氧氣氛中保持的手套箱內(nèi),將實(shí)施例2~13各自的固體電解質(zhì)材料和作為正極活性物質(zhì)的LiCoO2以30:70的體積比率進(jìn)行
了稱量。通過將它們?cè)诂旇а欣徶谢旌?,制作了?shí)施例2~13各自的正極合劑。
[0174] 除了這些以外,通過與上述的實(shí)施例1同樣的方法,制作了實(shí)施例2~13各自的二次電池。
[0175] [充放電試驗(yàn)][0176] 通過與上述的實(shí)施例1同樣的方法,進(jìn)行了實(shí)施例2~13各自的二次電池的充放電試驗(yàn)。實(shí)施例2~13的初期放電特性顯示出與實(shí)施例1同樣的特性,得到了良好的充放電特
性。
[0177] 《比較例1》[0178] 作為固體電解質(zhì)的原料粉,將409.3mg的LiCl、547.3mg的YCl3和49.4mg的SrCl2進(jìn)行了混合。之后,使用行星式球磨機(jī),以600rpm進(jìn)行13小時(shí)研磨處理,用乙腈的溶劑溶解后,
通過100℃的加熱使其再析出。
[0179] 除此以外,通過與上述的實(shí)施例1同樣的方法,實(shí)施了各自的合成、評(píng)價(jià)及解析。[0180] 在22℃下測(cè)定的離子傳導(dǎo)率低于1×10?8S/cm。[0181] 由X射線衍射圖形,在2θ=30°~33°的范圍內(nèi)包含的2θ=32.34°觀測(cè)到比較高強(qiáng)度的峰,但在2θ=15°~18°、39°~43°、47°~51°的范圍內(nèi),沒有觀測(cè)到強(qiáng)度高的峰,在
27.8°~30°之間或44.49°或54.06°等不同的2θ的范圍內(nèi)觀測(cè)到了峰。
[0182] 另外,在將在2θ=32.34°確認(rèn)到的峰的q值作為q0、以q/q0的值作為橫軸的X射線衍射圖形中,在q/q0=0.50~0.52、1.28~1.30、1.51~1.54的范圍內(nèi)沒有觀測(cè)到強(qiáng)度高的
峰。
[0183] 《比較例2》[0184] 作為固體電解質(zhì)的原料粉,將63.0mg的LiCl與937.0mg的NbCl5進(jìn)行混合。[0185] 除此以外,通過與上述的實(shí)施例1同樣的方法,實(shí)施了各自的合成、評(píng)價(jià)及解析。[0186] 在22℃下測(cè)定的離子傳導(dǎo)率為1×10?7/cm。[0187] X射線衍射圖形示于圖2中。峰的2θ的值記載于后述的表2中。[0188] 另外,與實(shí)施例1同樣地,下述情況的衍射圖形示于圖3中:在將橫軸2θ以q=4πsin(θ)/λ進(jìn)行轉(zhuǎn)換,進(jìn)而在橫軸取q/q0的值,該q/q0的值是將2θ=25°~35°的范圍內(nèi)的兩個(gè)強(qiáng)
度高的峰中的低角側(cè)的峰的q值設(shè)定為q0時(shí)、以q0進(jìn)行歸一化而得到的。峰的q/q0的值記載
于后述的表3中。
[0189] 對(duì)X射線衍射圖形進(jìn)行了解析,其結(jié)果是,比較例2的陰離子的亞晶格為六方最密填充結(jié)構(gòu)。
[0190] 上述的實(shí)施例1~13及比較例1和2中的各構(gòu)成和各評(píng)價(jià)結(jié)果示于表1~3中。[0191] [表1][0192][0193] [表2][0194][0195] [表3][0196][0197] 《考察》[0198] 可知:實(shí)施例1~13與比較例1、2相比,在室溫附近,顯示出1×10?4S/cm以上的高的離子傳導(dǎo)性。
[0199] 如果將實(shí)施例1、2與比較例1進(jìn)行比較,則即使構(gòu)成元素是相同的Li、Y、Sr、Cl,在實(shí)施例1、2的X射線衍射圖形中,在2θ=15°~18°、30°~33°、39°~43°、47°~51°各自的范
圍內(nèi)觀測(cè)到峰,與此相對(duì),在比較例1中,在30°~33°以外的上述的范圍內(nèi)卻沒有觀測(cè)到強(qiáng)
度高的峰,另一方面,在上述的范圍外觀測(cè)到高強(qiáng)度的峰,為不同的晶體結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)的
差異在表3或圖3中所示的以歸一化的散射矢量q/q0作為橫軸的衍射圖形中更顯著地表現(xiàn)
出來。即,在實(shí)施例1、2中,在以30°~33°的范圍的峰的q0的值作為基準(zhǔn)時(shí),在q/q0=0.51、
1.00、1.13、1.53的位置處觀測(cè)到峰,與此相對(duì),在比較例1中,在完全不同的位置觀測(cè)到峰,
晶體結(jié)構(gòu)不同。
[0200] 另一方面,如果將實(shí)施例1~13與比較例2進(jìn)行比較,則由于衍射峰位置為同樣的關(guān)系,因此可知晶體結(jié)構(gòu)為同樣的晶體結(jié)構(gòu),但構(gòu)成元素不同。
[0201] 另外,如果與在室溫下沒能確認(rèn)離子傳導(dǎo)的非專利文獻(xiàn)1的Li3YCl6及非專利文獻(xiàn)2的Li3YBr6相比,則實(shí)施例1~13的傳導(dǎo)率格外高。
[0202] 因此,如果是下述電解質(zhì)材料,則顯示出1×10?4S/cm以上的高的離子傳導(dǎo)率,該電解質(zhì)材料是構(gòu)成元素包含Li、Y、M、X的固體電解質(zhì)材料,且M為選自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Zr、Nb、
Ta中的1種或2種以上的元素,X為選自Cl、Br、I中的1種或2種以上的元素,且在使用Cu?Kα射
線(波長(zhǎng)為 及 )作為X射線、通過θ?2θ法測(cè)定X射線衍射、可得到充分的強(qiáng)
度的情況下,在衍射角2θ的值為15°~18°、30°~33°、39°~43°、47°~51°的各個(gè)范圍內(nèi)可
觀測(cè)到強(qiáng)度比較高的峰。
[0203] 另外,如果是下述固體電解質(zhì)材料,則顯示出1×10?4S/cm以上的高的離子傳導(dǎo)率,該固體電解質(zhì)材料在將一般作為X射線衍射圖形的橫軸使用的2θ的值轉(zhuǎn)換成由q=4πsin
(θ)/λ定義的散射矢量、進(jìn)一步將在 的范圍內(nèi)存在的峰設(shè)定為q0、
以歸一化的q/q0作為橫軸來制作衍射圖形時(shí),在q/q0的值分別為0.50~0.52、1.28~1.30、
1.51~1.54的范圍內(nèi)分別可觀測(cè)到峰。
[0204] 另外,在實(shí)施例1~13中,都在室溫下顯示出了電池的充放電工作。另一方面,在比較例1、2中,幾乎沒有取得放電容量,沒能確認(rèn)電池工作。進(jìn)而,實(shí)施例1~13的材料由于在
構(gòu)成元素中不含硫,因此沒有硫化氫的產(chǎn)生。
[0205] 根據(jù)以上內(nèi)容,顯示出本申請(qǐng)的固體電解質(zhì)材料是下述電解質(zhì)材料:沒有硫化氫的產(chǎn)生、并且顯示出高的鋰離子傳導(dǎo)率、能夠進(jìn)行良好的充放電工作。
[0206] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性[0207] 本申請(qǐng)的電池例如可作為全固體鋰二次電池等來利用。[0208] 符號(hào)的說明[0209] 100固體電解質(zhì)粒子[0210] 201正極[0211] 202電解質(zhì)層[0212] 203負(fù)極[0213] 204正極活性物質(zhì)粒子[0214] 205負(fù)極活性物質(zhì)粒子[0215] 300加壓成型用沖模[0216] 301框型[0217] 302沖頭下部[0218] 303沖頭上部[0219] 1000電池
聲明:
“固體電解質(zhì)材料及電池” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)