[发明专利]离子导体及其制造方法

说明书

根据本发明的一个实施方式，提供一种离子导体，其包含锂(Li)、硼氢根(BH₄^‑)、磷(P)和硫(S)，且在X射线衍射中至少在2θ＝14.4±1.0度、15.0±1.0度、24.9±1.0度、29.2±1.5度、30.3±1.5度、51.1±2.5度和53.5±2.5度处具有衍射峰。

技术领域

本发明涉及离子导体及其制造方法。

背景技术

近年来，在便携信息终端、便携电子设备、电动车、混合电动车、以及定置型蓄电系统等用途中，锂离子二次电池的需求日益增加。然而，在目前的锂离子二次电池中，使用可燃性的有机溶剂作为电解液，需要牢固的外壳以免有机溶剂泄漏。另外，在便携式个人计算机等中，需要采取应对万一电解液泄漏时的风险的结构等，对设备的结构存在限制。

而且，其用途已经扩展到汽车和飞机等移动体，对于定置型的锂离子二次电池要求大的容量。在这样的状况下，有比现有技术更重视安全性的趋势，不使用有机溶剂等有害物质的全固体锂离子二次电池的开发正在全力进行。

作为全固体锂离子二次电池的固体电解质，正在研究使用氧化物、磷酸化合物、有机高分子、硫化物等的技术。

然而，氧化物和磷酸化合物具有其颗粒坚硬的特性。因此，为了使用这些材料成型为固体电解质层，通常需要在600℃以上的高的温度下进行烧结，这是很麻烦的。而且，在使用氧化物或磷酸化合物作为固体电解质层的材料的情况下，还具有固体电解质层与电极活性物质之间的界面电阻变大的缺点。有机高分子具有室温下的锂离子传导率低，并且当温度降低时传导性急剧降低的缺点。

关于新的锂离子传导性固体电解质，2007年报道有LiBH₄的高温相具有高的锂离子传导性(非专利文献1)。LiBH₄的密度小，将其用作固体电解质时能够制作轻型电池。此外，LiBH₄即使在高温(例如约200℃)下也是稳定的，所以也能够制作耐热性的电池。

然而，LiBH₄具有在低于作为相转移温度的115℃时锂离子传导率大幅降低的问题。因此，为了得到即使在低于作为相转移温度的115℃时也具有高的锂离子传导性的固体电解质，提案有将LiBH₄和碱金属化合物组合而成的固体电解质。例如，2009年报道了通过向LiBH₄中添加LiI而形成的固溶体即使在室温下也能够保持高温相(非专利文献2和专利文献1)。

作为用于提高锂离子传导性的另一种方法，提案有将通过混合作为硫化物固体电解质的0.75Li₂S-0.25P₂S₅和LiBH₄并进行机械研磨处理而得到的玻璃，作为固体电解质使用(非专利文献3)。该玻璃固体电解质在室温下的锂离子传导率高达1.6×10^-3S/cm，但由于以硫化物固体电解质为主所以密度高，有形成固体电解质层时重量变重的缺点。此外，当使用这样的固体电解质层制作全固体电池时，还具有集电体或电极层(以下也将正极层和负极层合在一起称为电极层)与固体电解质层之间的界面电阻变高的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5187703号公报

非专利文献

非专利文献1：Applied PhysiCS Letters(2007)91、p.224103

非专利文献2：JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY(2009)、131、p.894-895

非专利文献3：Journal of Power Sources(2013)、244、p.707-710

发明内容