[发明专利]制备固体硫化物电解质材料的方法及固体硫化物电解质材料

说明书

技术领域

本发明涉及制备固体硫化物电解质材料的方法，所述方法使得能够同时实现固体硫化物电解质材料的微粒化、高的收率以及Li离子电导率的保持。本发明还涉及固体硫化物电解质材料。

背景技术

通讯装置和信息相关装置如个人电脑、摄像机、便携式电话等近来相当快的传播已经随之带来了对在这些装置中用作电源的电池的开发的强烈关注。在汽车行业中，用于电动汽车和混合动力汽车的高输出、高容量电池也正在开发之中。在各种类型的电池中，由于锂电池提供高能量密度，因而锂电池是目前关注的焦点。

目前，市售的锂电池使用包含可燃性有机溶剂的液体电解质，这使得有必要安装安全装置以抑制短路过程中的温度失控并且还有必要从结构／材料角度加以改进以防止短路。与此相反，认为通过用固体电解质层代替液体电解质而制成全固态电池的锂电池因在电池中不使用可燃性有机溶剂，将支持安全装置的简化并因此在制造成本和生产率方面有优异的结果。可利用固体硫化物电解质材料作为用于此类固体电解质层中的固体电解质材料。

为了获得高性能的全固态电池，固体硫化物电解质材料必须是微粒化的。例如，日本专利申请公开第2009-211950号(JP2009-211950A)中公开了一种制备具有0.5μm至1.5μm的平均颗粒直径的固体硫化物电解质的方法。为了移除具有大颗粒直径的粗颗粒，该方法采用其中使用网片进行Nutsche型真空过滤的工序或其中搅拌浆料并抽去上部分液体的工序。然而，采用此类移除工序的固体硫化物电解质材料制备方法需要大量的时间和劳动投入并因此具有差的固体硫化物电解质材料生产率。此外，在为了改善生产率而例如使用分散剂如具有脂族烷基或芳基基团的胺盐或酰胺时，这最终使固体硫化物电解质材料的Li离子电导率降低。

发明内容

本发明提供一种制备固体硫化物电解质材料的高生产率方法，所述方法可易于进行固体硫化物电解质材料的微粒化并且可产生具有优异的Li离子电导率的固体硫化物电解质材料。本发明还提供一种固体硫化物电解质材料。

本发明的第一方面涉及一种制备固体硫化物电解质材料的方法，其中将粘合剂聚合物与包含Li、S和P的硫化物玻璃混合、然后研磨所述硫化物玻璃。

根据本发明使用粘合剂聚合物作为分散剂可防止在研磨硫化物玻璃时所导致的硫化物玻璃遭受成粒作用以及粘到容器上，因此使得可以容易地进行固体硫化物电解质材料的微粒化和以高收率回收微粒化的固体硫化物电解质材料。另外，由于粘合剂聚合物的使用，研磨后可保持硫化物玻璃的Li离子电导率，并可由此获得表现出优异的Li离子电导率的固体硫化物电解质材料。

粘合剂聚合物的主链可包含不饱和烃骨架。

粘合剂聚合物优选可具有作为端部官能团的粘合官能团，并且该粘合官能团优选可具有O、N和双键中的至少一者。

优选在硫化物玻璃的研磨过程中向硫化物玻璃和粘合剂聚合物的混合物中另外混入溶剂。这样做是因为通过使用溶剂进行湿磨可防止硫化物玻璃粘到容器上。

硫化物玻璃可包含F、Cl、Br、I和O中的至少一者。

本发明的第二方面涉及一种固体硫化物电解质材料，所述固体硫化物电解质材料包含粘合剂聚合物和含有Li、S和P的硫化物玻璃，其中所述硫化物玻璃的平均颗粒直径在0.1μm至5μm的范围内。

由于根据本发明，此为具有特定平均颗粒直径的硫化物玻璃，因而在将该硫化物玻璃用在全固态电池中时可获得例如高容量、高输出的全固态电池。

固体硫化物电解质材料的微粒化可因此以高生产率容易地进行，产生具有优异的Li离子电导率的固体硫化物电解质材料。

附图说明

本发明的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性将在下文结合附图来描述，在附图中，相同的数字表示相同的要素，且其中：

图1为示出了根据本发明的用于制备固体硫化物电解质材料的方法的实施方案的一个实例的流程图；

图2为实施例1中获得的固体硫化物电解质材料的扫描电子显微镜(SEM)图像；

图3为实施例4中获得的固体硫化物电解质材料的SEM图像；

图4为对比例1中获得的固体硫化物电解质材料的SEM图像；和

图5为对比例3中获得的固体硫化物电解质材料的SEM图像。

具体实施方式

下文将详细描述根据本发明的实施方案的制备固体硫化物电解质材料的方法和根据本发明实施方案的固体硫化物电解质材料。

A.制备固体硫化物电解质材料的方法