[发明专利]硫化物固体电解质材料和锂固态电池

说明书

技术领域

本发明涉及具有高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料。

背景技术

因近年来信息相关设备和通讯设备如个人电脑、摄像机以及便携式电话的快速流行，待用作它们的电源的电池的开发已受到重视。在汽车工业中，用于电动车辆或混合动力车辆的高输出和高容量电池的开发也已取得进展。在各种种类的电池中，从高能量密度的角度出发，锂电池目前已受到关注。

目前商业化的锂电池使用含有可燃性有机溶剂的液体电解质，为此，有必要安装安全装置以抑制短路过程中的温度升高以及改进结构和材料以防止短路。与此相反，设想了通过用固体电解质层代替液体电解质而全固化的锂电池以旨在因电池中不使用可燃性有机溶剂的原因而简化安全装置并在制造成本和生产率方面优异。此外，已知硫化物固体电解质材料作为用于此类固体电解质层的固体电解质材料。

硫化物固体电解质材料由于其如此高的Li离子传导性而可用于实现较高的电池输出，并已常规上进行了各种种类的研究。例如，在非专利文献1中，公开了通过机械研磨方法获得的基于LiI-Li₂S-P₂S₅的非晶材料。在非专利文献2中，公开了通过机械研磨方法获得的基于LiI-Li₂S-P₂S₅的非晶材料。在非专利文献3中公开了对阳极侧使用基于LiI-Li₂S-P₂S₅的硫化物固体电解质材料而对阴极侧使用另一固体电解质材料。

此外，专利文献1中公开了基于Li₂S-P₂S₅的锂离子导体结晶玻璃和使用其作为固体电解质的电池。在专利文献2中，公开了为抑制阴极活性材料与固体电解质的反应而针对特定的组合选择固体电解质的组合的非水电解质电池。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开号2005-228570

专利文献2：日本专利申请公开号2003-217663

非专利文献

非专利文献1：Naoko Tomei及其他两人，“Preparation of Amorphous Materials in the system LiI-Li₂S-P₂S₅by Mechanical Milling and Their Lithium Ion Conducting Properties”，Summary of Solid State Ionics Symposium，第23卷(2003)，第26-27页

非专利文献2：Rene Mercier等人，“SUPERIONIC CONDUCTION IN Li₂S-P₂S₅-LiI-GLASSES”，Solid State Ionics5(1981)，663-666

非专利文献3：Kazunori Takada等人，“Solid-state Lithium battery with graphite anode”，Solid State Ionics158(2003)，269-274

发明内容

技术问题

常规上需要具有高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料。本发明鉴于上述实际情况而完成，其主要目的是提供具有高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料。

问题的解决

在本发明中，为解决上述问题，提供了一种硫化物固体电解质材料，其包含具有原酸组成(ortho-composition)的离子导体和LiI，其特征在于，所述硫化物固体电解质材料为具有玻璃化转变点的玻璃。

本发明因为包含LiI(LiI组分)来变得富Li而实现具有高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料。此外，该硫化物固体电解质材料的非晶性质如此之高而具有玻璃化转变点，从而允许Li离子传导性的改善。

在上述发明中，LiI的含量优选在10摩尔％至30摩尔％的范围内。

在上述发明中，离子导体优选包含Li、X(X为P、Si、Ge、Al或B)和S。为此的原因是实现具有高Li离子传导性的硫化物固体电解质材料。

在上述发明中，离子导体优选包含Li、P和S。