[发明专利]固体电解质、其制造方法以及具备固体电解质的二次电池

说明书

本申请是申请日为2009年5月12日、申请号为200980115518.7、发明名称为固体电解质、其制造方法以及具备固体电解质的二次电池的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及固体电解质以及其制造方法，更为详细的是涉及锂离子传导性固体电解质以及其制造方法。另外，本发明还涉及具备这样的固体电解质的二次电池。

背景技术

近年来，伴随着便携式设备的普及，对于小型大容量的二次电池的需求正在不断提高。目前在被实用化了的二次电池中，作为密度能量最高的电池，已知有锂离子二次电池。在现有的锂离子二次电池中，作为电解质是使用显示高离子传导性的有机溶剂电解液。然而，因为有机溶剂电解液是液体而且又具有可燃性，所以在作为锂离子二次电池的电解质来加以使用的情况下，会有漏液或者着火等的危险性，故而会担心其安全性的问题。因此，作为锂离子二次电池的电解质，逐步需要更安全的固体电解质。

作为具有锂离子传导性的固体电解质，已知有聚合物类、氧化物类以及硫化物类的物质等。例如，在日本特开2005-228570号公报（专利文献1）中公开了将含有锂、磷以及硫各元素的锂离子传导性硫化物类结晶化玻璃作为原料的固体电解质。另外，在日本特开2007-273217号公报（专利文献2）中公开了含有锂、磷、硫和氧各个元素以及属于元素周期表13～16族中的任一族的元素（但是除了磷、硫以及氧）的固体电解质。

另外，本发明人发现了LiBH₄在大约117℃（大约390K）以上的高温下显示出高的离子传导性[M.Matsuo,Y.Nakamori,S.Orimo,H.Maekawa,and H.Takamura,Appl.Phys.Lett.,2007年,91卷,224103（非专利文献1）]。但是，存在着以下所述问题：LiBH₄在不到其高离子传导相（高温相）的转变温度115℃（388K）的情况下电阻较大，并且在作为锂离子二次电池的电解质进行使用的情况下，在低温特别是在室温附近的锂离子传导率较低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-228570号公报

专利文献2：日本特开2007-273217号公报

非专利文献

非专利文献1：M.Matsuo,Y.Nakamori,S.Orimo,H.Maekawa,and H.Takamura,Appl.Phys.Lett.,2007年,91卷,224103

发明内容

本发明就是鉴于上述现有技术中所存在的问题而做出的，目的在于提供一种即使在不到LiBH₄的高温相的转变温度（115℃）下也显示出高离子传导性的LiBH₄类固体电解质。

本发明人为了达到上述目的而反复进行了悉心研究，其结果发现：通过混合LiBH₄和特定的碱金属化合物并加热该混合物来使其熔融或者烧结，从而使该熔融混合物或者烧结物的高温相的转变温度降低，而且即使在不到LiBH₄的转变温度的情况下仍然显示出高离子传导性，由此而完成了本发明。

即，本发明的固体电解质是具备LiBH₄和由下述式（3）所表示的碱金属化合物，

MX  （3）

式（3）中，M表示Li，X表示选自NR₂基（R表示氢原子或者烷基）以及N₂R基（R表示氢原子或者烷基）中的1种。作为所述LiBH₄与所述由式（3）所表示的碱金属化合物的摩尔比，优选为LiBH₄∶碱金属化合物=1∶1～20∶1。这样的固体电解质作为锂离子二次电池用固体电解质是有用的。

另外，本发明的固体电解质优选为在小于115℃的条件下的X射线衍射中，至少在5个位置具有衍射峰，该5个位置为2θ=24.0±1.0deg、25.6±1.2deg、27.3±1.2deg、35.4±1.5deg以及42.2±2.0deg的位置。

本发明的固体电解质可以通过混合LiBH₄和由下述式（3）所表示的碱金属化合物，并加热该混合物使之熔融或者使之烧结，然后冷却，来加以制造。

MX  （3）