結晶性硫化物固體電解質及其制造方法與流程

本發明涉及結晶性硫化物固體電解質及其制造方法。

背景技術：

1、近年來，隨著個人計算機、攝像機及移動電話等信息相關設備或通訊設備等的迅速普及，作為其電源而利用的電池的開發也被重視起來。以往，在用于這樣的用途的電池中，使用了包含可燃性的有機溶劑的電解液，但由于電解液為液體且為可燃性，因此在作為電池使用的情況下，擔心與泄漏、起火等相關的安全性。特別地，在車載用途中，追求高容量化、高輸出化而對使用了以往的電解液的電池中的安全性的擔憂變得越來越嚴重。于是，由于通過使電池全固體化、在電池內不使用可燃性的有機溶劑可實現安全裝置的簡化，且制造成本、生產性優異，因此進行了將電解液替換為固體電解質層的電池的開發。

2、作為用于固體電解質層的固體電解質的制造方法，大致分為固相法與液相法，進而液相法有使固體電解質材料完全溶解于溶劑的均勻法、與不使固體電解質材料完全溶解而經固液共存的懸浮液的不均勻法。例如，作為液相法中的均勻法，已知有將固體電解質溶解于溶劑中使其再析出的方法(例如參照專利文獻1)，并且作為不均勻法，已知有在包含極性非質子性溶劑的溶劑中使硫化鋰等固體電解質原料反應的方法(例如參照專利文獻2及3、非專利文獻1)。此外，還已知有使用2種絡合劑的方法(專利文獻4)。

3、并且，作為干燥方法，還已知有通過流動干燥對包含固體電解質或其前體和極性溶劑的漿料進行干燥的方法等(例如，參照專利文獻5)。

4、現有技術文獻

5、專利文獻

6、專利文獻1：日本特開2014-191899號公報

7、專利文獻2：國際公開第2014/192309號冊子

8、專利文獻3：國際公開第2018/054709號冊子

9、專利文獻4：國際公開第2021/230189號冊子

10、專利文獻5：國際公開第2021/230281號冊子

11、非專利文獻

12、非專利文獻1：chemistry?of?materials(《材料化學》)，2017年，第29號，第1830-1835頁

技術實現思路

1、發明要解決的技術問題

2、本發明是鑒于這樣的狀況而完成的，提供一種在采用液相法的同時離子電導率得以提高的結晶性硫化物固體電解質。

3、用于解決上述技術問題的方案

4、本發明的結晶性硫化物固體電解質是如下的結晶性硫化物固體電解質：

5、包含鋰原子、磷原子、硫原子以及溴原子及碘原子中的至少一種鹵素原子，

6、在使用cukα射線進行的x射線衍射測量中，在2θ＝25.0±0.5°處具有衍射峰，并具有硫化結晶鋰超離子導體區域ii型晶體結構作為基本結構。

7、此外，本發明的結晶性硫化物固體電解質的制造方法具有：

8、將包含鋰原子、磷原子、硫原子以及溴原子及碘原子中的至少一種鹵素原子的原料含有物與下述(1)的絡合劑1混合的第一混合；

9、接下來與下述(2)的絡合劑2混合的第二混合；以及

10、與介質接觸而進行干燥的瞬間干燥工序。

11、(1)可形成包含li3ps4及所述鹵素原子的絡合物的絡合劑1；

12、(2)可形成包含li3ps4的絡合物的所述絡合劑1以外的絡合劑2。

13、發明效果

14、根據本發明，能夠提供一種在采用液相法的同時離子電導率得以提高的結晶性硫化物固體電解質。

技術特征：

1.一種結晶性硫化物固體電解質，其特征在于，

2.如權利要求1所述的結晶性硫化物固體電解質，其特征在于，不包含氯原子。

3.如權利要求1或2所述的結晶性硫化物固體電解質，其特征在于，所述鹵素原子包含碘原子。

4.如權利要求1～3的任一項所述的結晶性硫化物固體電解質，其特征在于，所述鹵素原子包含溴原子及碘原子。

5.如權利要求1～4的任一項所述的結晶性硫化物固體電解質，其特征在于，在所述2θ＝25.0±0.5°處的衍射峰的半寬值δ2θ25.0大于在2θ＝23.5±0.5°處的衍射峰的半寬值δ2θ23.5。

6.一種結晶性硫化物固體電解質的制造方法，其特征在于，具有：

7.如權利要求6所述的結晶性硫化物固體電解質的制造方法，其特征在于，通過從使用介質粒子作為介質的流動干燥、利用噴霧干燥機的干燥、及氣流干燥中選擇的至少一種干燥來進行所述與介質接觸而進行干燥的工序。

8.如權利要求6或7所述的結晶性硫化物固體電解質的制造方法，其特征在于，所述絡合劑1是包含氮原子的溶劑。

9.如權利要求6～8的任一項所述的結晶性硫化物固體電解質的制造方法，其特征在于，所述絡合劑2是包含氧原子的溶劑。

10.如權利要求6～9的任一項所述的結晶性硫化物固體電解質的制造方法，其特征在于，相對于所述原料含有物所包含的鋰原子的合計摩爾數，所述絡合劑1的使用量的摩爾數為0.1以上2.0以下。

11.如權利要求6～10的任一項所述的結晶性硫化物固體電解質的制造方法，其特征在于，相對于從所述原料含有物生成的li3ps4的合計摩爾數，所述絡合劑2的使用量的摩爾數為0.1以上5.0以下。

12.如權利要求6～11的任一項所述的結晶性硫化物固體電解質的制造方法，其特征在于，所述原料含有物包含硫化鋰及五硫化二磷。

13.如權利要求6～12的任一項所述的結晶性硫化物固體電解質的制造方法，其特征在于，所述原料含有物包含從溴、碘、溴化鋰及碘化鋰中選擇的至少一種。

14.如權利要求6～13的任一項所述的結晶性硫化物固體電解質的制造方法，其特征在于，所述結晶性硫化物固體電解質包含鋰原子、磷原子、硫原子以及溴原子及碘原子中的至少一種鹵素原子，在使用cukα射線進行的x射線衍射測量中，在2θ＝25.0±0.5°處具有衍射峰，并具有硫化結晶鋰超離子導體區域ii型晶體結構作為基本結構。

技術總結
本發明提供一種結晶性硫化物固體電解質以及使用規定的絡合劑進行混合并具有瞬間干燥工序的結晶性硫化物固體電解質的制造方法，其在采用液相法的同時，離子電導率得以提高，所述結晶性硫化物固體電解質包含規定的原子，在使用規定的CuKα射線進行的X射線衍射測量中，具有硫化結晶鋰超離子導體區域I?I型晶體結構的衍射峰作為基本結構。

技術研發人員：井關勇介,山田拓明
受保護的技術使用者：出光興產株式會社
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21