[发明专利]锂离子导电体和全固体锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子导电体和全固体锂二次电池。

背景技术

作为锂离子二次电池，除了使用液体电解质作为设置于电极(正极和负极)间的电解质的锂离子二次电池以外，还已知有使用固体电解质的锂离子二次电池。使用固体电解质的锂离子二次电池具有能够抑制使用液体电解质的锂离子二次电池中可能发生的漏液或起火、循环特性优异等优点。电极和电解质中使用固体材料的锂离子二次电池例如被称为全固体锂离子二次电池。

作为可用于固体电解质的材料即锂离子导电体，已知有含有锂(Li)、磷(P)、硼(B)、硫(S)、氧(O)等的Li₂S-P₂S₅系、Li₂S-P₂S₅-B₂S₃系、Li₃PO₄-Li₂S-B₂S₃系等材料。此外，还已知有添加有锗(Ge)的组成式由Li_4-xGe_1-xP_xS₄表示的材料、组成式由Li₇PS_6-xSe_x(0≤x≤6)表示的材料等。

专利文献

专利文献1：日本特开2003-22707号公报

专利文献2：日本特开2003-68361号公报

专利文献3：日本特开2009-193803号公报

非专利文献

非专利文献1：Chemistry-A European Journal，2010年，第16卷，pp.5138～5147

发明内容

迄今为止的锂离子导电体无法得到充分的离子导电性，用作全固体锂离子二次电池的固体电解质时，有时无法得到所希望的电池特性。

另外，根据锂离子导电体所含有的元素，有可能导致固体电解质和含有该固体电解质的全固体锂离子二次电池的成本增加、重量增加。

根据本发明的一个观点，提供含有组成式由Li_7+2xP_1-xB_xS₆(0＜x≤1)表示的晶体结构的锂离子导电体。

另外，根据本发明的一个观点，提供一种全固体锂离子二次电池，其具有固体电解质和与上述固体电解质连接的一对电极，上述固体电解质含有组成式由Li_7+2xP_1-xB_xS₆(0＜x≤1)表示的晶体结构。

根据公开的技术，能够实现显示优异的离子导电性的锂离子导电体。另外，通过将这样的锂离子导电体用于固体电解质，能够实现显示优异的电池特性的全固体锂离子二次电池。

通过表示优选作为本发明的例子的实施方式的附图和相关的以下说明，本发明的目的、特征和优点会变得更加清楚。

附图说明

图1是锂离子导电体的说明图。

图2是锂离子导电体的晶体结构的示意图(其1)。

图3是锂离子导电体的晶体结构的示意图(其2)。

图4是锂离子导电体的晶体结构的示意图(其3)。

图5是锂离子导电体的晶体结构和离子导电性的说明图。

图6是三角窗的尺寸变化的说明图。

图7是添加锂离子的说明图。

图8是表示Li_7+2xP_1-xB_xS₆的B量x与三角窗尺寸的关系的一个例子的图。

图9是表示Li_7+2xP_1-xB_xS₆的B量x与离子导电率的关系的一个例子的图。

图10是γ型Li₃PS₄的离子导电路径的说明图。

图11是β型Li₃PS₄的离子导电路径的说明图。

图12是表示X射线衍射测定结果的一个例子的图。

图13是表示含有多种晶体结构的锂离子导电体的B量与离子导电率的关系的一个例子的图。

图14是表示全固体锂离子二次电池的一个例子的图。

具体实施方式