[发明专利]硫化物固体电解质材料

说明书

技术领域

本发明涉及硫化氢产生量少的硫化物固体电解质材料。

背景技术

随着近年来计算机、摄像机、和手机等情报相关设备、通信设备等的急速普及，作为其电源使用的电池的开发受到重视。另外，在汽车产业界等中已进行了电车用和混合动力车用的高输出且高容量的电池的开发。现在从高能量密度方面考虑，在各种电池中，锂电池受到关注。

现在市售的锂电池中使用了含有可燃性有机溶剂的电解液，所以需要对从结构和材料方面改进用于控制短路时温度升高的安全装置的安装、并且防止短路。

与此相对，将电解液变为固体电解质层使电池完全固体化的锂电池，由于在电池内没使用可燃性有机溶剂，所以认为实现了安全装置的简化，并且制造成本和生产率方面优异。进而作为在这种固体电解质层中使用的固体电解质材料，已知有硫化物固体电解质材料。

由于硫化物固体电解质材料的锂离子传导性高，所以可以用于实现电池的高输出化，一直以来进行了各种研究。例如，在专利文献1中公开了含有以Li₂S和P₂S₅为主成分的玻璃相的硫化物固体电解质材料。该硫化物固体电解质材料具有锂离子传导性高的优点，但由于与水(含有水分，下文中也同样)的反应性高，所以在与水接触时会产生大量硫化氢，存在安全方面不好的问题。

另外，在非专利文献1中公开了利用固相法制造的Li₃SbS₃多晶体，该多晶体具有10^-7S/cm左右的锂离子传导率。另外，在专利文献2中公开了使用机械研磨而成的硫化物固体电解质材料的制造方法。

专利文献1：特开2002-109955号公报

专利文献2：特开2004-265685号公报

非专利文献1：J.Olivier-Fourcade等，“Modification de la nature dela conductivite electrique par creation de sites vacants dans les phases acaractere semi-conducteur du systeme Li2S-Sb2S3”，Solid State Ionics.，Vol.9-10，Part 1，1983年12月，第135～138页。

发明内容

如上所述，现有的硫化物固体电解质材料存在与水接触时产生大量的硫化氢的问题。本发明是鉴于上述问题而完成的，其主要目的在于提供硫化氢产生量少的硫化物固体电解质材料。

为了解决上述课题，本发明提供了其特征为具有LiSbS₂结构的硫化物固体电解质材料。

根据本发明，由于硫化物固体电解质材料具有对水稳定性高的LiSbS₂结构，所以能够减少硫化氢产生量。因此，通过使用本发明的硫化物固体电解质材料，可以得到例如安全性高的锂电池。

在上述发明中，优选上述硫化物固体电解质材料是使用含有Li₂S和Sb₂S₃的含Li₂S-Sb₂S₃组合物制成的。这是由于该组合物可以有效形成LiSbS₂结构的缘故。

在上述发明中，优选所述含Li₂S-Sb₂S₃组合物中仅含有Li₂S和Sb₂S₃。这是由于容易调整LiSbS₂结构的含量的缘故。

在上述发明中，优选所述含Li₂S-Sb₂S₃组合物中含有的Li₂S的摩尔分率小于75％。这是由于可以切实地形成LiSbS₂结构的缘故。

在上述发明中，优选所述含Li₂S-Sb₂S₃组合物除了含有Li₂S和Sb₂S₃以外，还含有硫化物材料。这是由于可以得到锂离子传导性高的硫化物固体电解质材料的缘故。

在上述发明中，优选所述硫化物材料是B、P、Si、Al或Ge的硫化物。这是由于可以得到锂离子传导性更高的硫化物固体电解质材料的缘故。