[发明专利]锂离子传导性固体电解质的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子传导性固体电解质的制造方法。更具体来说， 涉及一种可以在比较低的温度下不使用特殊设备地在工业上有利地制造 锂离子传导性固体电解质的方法。

背景技术

近年来，被作为移动信息终端、移动电子机器、家用小型蓄电装置、 以电机作为电力源的二轮摩托车、混合动力电动汽车等的主要电源利用的 锂电池的需求正在增大。

由于现今锂电池中所用的固体电解质大多含有可燃性的有机物，因此 在电池中产生异常时有可能导致着火等，期望确保电池的安全性。另外， 为了提高对冲击或振动的可靠性、进一步提高能量密度以及出于对地球环 境而言清洁且高效率的能量转换系统的强烈的社会性需求，迫切期望开发 出使用以不燃性的固体材料构成的固体电解质的全固体型锂二次电池。

作为不燃性的固体电解质，正在研究硫化物系固体电解质。就其制造 而言，有将原料在真空下或在惰性气氛下以高温处理的方法、在室温下使 用行星型球磨机进行机械研磨的方法。但是，无论是哪种方法都需要特殊 的设备，不适合大批量生产。

本发明人等针对上述的问题，提出过如下的方法，即，通过使原料在 有机溶剂中反应，可以在比较低的温度下，不需要特殊设备地在工业上有 利地制造锂离子传导性固体电解质(参照专利文献1)。具体来说，作为非 质子性有机溶剂使用N-甲基-2-吡咯烷酮等，在溶剂中使硫化锂与硫化磷 以均匀溶液形式反应。

但是，即使是非质子性有机溶剂，N-甲基-2-吡咯烷酮等极性较高的溶 剂容易溶解硫化磷，成为提高反应性的因子，然而另一方面，由于与硫化 锂的溶剂化强，因此也存在容易在硫化锂产品中残存的问题。

专利文献1的技术中，虽然也可以通过实质上完全地除去残留N-甲基 -2-吡咯烷酮，来体现出规定的离子传导率，然而仍然是不够充分的水平。 但是，由于需要反复多次进行利用非极性溶剂的清洗所生成的固体电解 质、减压下的溶剂蒸馏除去，因此存在制造工序变长的问题。

另外，在因借助普通方法的溶剂蒸馏除去而使N-甲基-2-吡咯烷酮等 极性溶剂残存于产品中的情况下，会引起极端的离子传导率的降低，从实 现稳定的产品供给的观点出发需要加以改良。而且，若在高温下极性溶剂 的蒸馏除去时的温度过高，则有可能由于与溶剂的反应使得固体电解质的 离子传导性降低。

残留极性溶剂有时也会导致电池性能的降低、单体电池(Cell)的腐 蚀，需要尽可能完全地除去。另外，N-甲基-2-吡咯烷酮等特殊的溶剂价格 高，从成本方面考虑也期望有适合的溶剂。

专利文献2中，记载了将原料混合粉利用旋转研磨机等特殊的机器在 比较低的温度下处理的固体电解质的制造方法。但是，由于需要特殊的机 器，并且原料粉附着于装置的壁面上，因此制造效率差。

专利文献1：国际公开第2004/093099号

专利文献2：日本特开平11-144523号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供可以不使用特殊设备地容易地制造锂离子传 导性固体电解质的方法。

在使用了有机溶剂的固体电解质的制造中，为了提高反应性最好提高 原料的溶解性，为此优选使用极性高的溶剂。另一方面，由于极性高的溶 剂容易残留于最终产品中，因此所得的固体电解质的性能有可能降低。在 像这样相反的条件下，本发明人等发现，通过使用烃系溶剂作为溶剂，就 可以维持反应性，减少最终产品中的溶剂的残留，从而完成了本发明。

根据本发明，可以提供以下的锂离子传导性固体电解质的制造方法。

1.一种锂离子传导性固体电解质的制造方法，包括使选自硫化磷、硫 化锗、硫化硅及硫化硼中的一种以上的化合物与硫化锂在烃系溶剂中接触 的工序。

2.根据1中所述的锂离子传导性固体电解质的制造方法，其中，烃系 溶剂中的接触温度为80℃以上300℃以下。

3.根据1或2中所述的锂离子传导性固体电解质的制造方法，其中， 将利用上述接触工序得到的固体电解质进一步在200℃～400℃的温度下 加热处理。

4.根据1～3中任意一项所述的锂离子传导性固体电解质的制造方法， 其中，上述硫化锂的平均粒径为10μm以下。

根据本发明，可以不使用特殊的机器或特殊的溶剂，短时间且容易地 制造锂离子传导性固体电解质。

具体实施方式