[发明专利]固体电解质及全固态电池

说明书

本发明提高固体电解质的离子传导率，并提高全固态电池的电池特性。固体电解质是具有石榴石型的晶体结构的固体电解质。本发明的固体电解质包含Li、La、Zr、O和Ga，以及选自Al、Mg、Zn和Sc的至少一种元素。

技术领域

本发明涉及固体电解质和全固态电池。

背景技术

以往，作为可靠性和安全性优异的二次电池，已知全固态电池。例如，专利文献1中，作为显示出能作为固体电解质材料等使用的程度的致密度和Li传导率的陶瓷材料，公开了含有锂(Li)、镧(La)、锆(Zr)、氧(O)和铝(Al)，且具有石榴石型晶体结构的陶瓷材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-51800号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

对于全固态电池，期望其提高固体电解质的离子传导率，并提高全固态电池的电池特性。

本发明的主要目的在于提高固体电解质的离子传导率，并提高全固态电池的电池特性。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明人进行了认真研究，结果发现通过在包含Li、La、Zr、O和Ga的具有石榴石型的晶体结构的固体电解质中添加选自Al、Mg、Zn和Sc的至少一种元素，能够提高固体电解质的离子传导率，从而完成了本发明。

即，本发明的固体电解质是具有石榴石型的晶体结构的固体电解质。本发明的固体电解质包含Li、La、Zr、O和Ga，以及选自Al、Mg、Zn和Sc的至少一种元素。

本发明的固体电解质是具有石榴石型的晶体结构且包含Li、La、Zr、O和Ga的固体电解质，并且包含选自Al、Mg、Zn和Sc的至少一种元素。因此，本发明的固体电解质具有高离子传导率。

本发明的固体电解质中，Ga的含量相对于La的含量较好是大于0摩尔％且小于13.4摩尔％。选自Al、Mg、Zn和Sc的至少一种元素的总含量相对于La的含量较好是大于0摩尔％且小于13.4摩尔％。Ga的含量与选自Al、Mg、Zn和Sc的至少一种元素的含量的总含量较好是大于0.30摩尔％且小于20摩尔％。

本发明的固体电解质中，Ga的含量相对于La的含量较好是大于0.66摩尔％且小于6.67摩尔％。选自Al、Mg、Zn和Sc的至少一种元素的总含量相对于La的含量较好是大于0摩尔％且小于6.67摩尔％。Ga的含量与选自Al、Mg、Zn和Sc的至少一种元素的含量的总含量较好是大于0.33摩尔％且小于10摩尔％。

本发明的固体电解质中，Zr的含量相对于La的含量较好是50摩尔％以上80摩尔％以下。Li的含量相对于La的含量较好是197摩尔％以上280摩尔％以下。

本发明的固体电解质较好是由通式(Li_7-(3x+ay)Ga_xM_y)La₃Zr₂O₁₂表示的固体电解质，其中，M是选自Al、Mg、Zn和Sc的至少一种元素，a是M的价数，0＜x＜0.3、0＜y＜0.3、0.4＜3x+ay＜0.9。

本发明的固体电解质较好是由通式(Li_7-(3x+3y)Ga_xM_y)La₃Zr₂O₁₂表示的固体电解质，其中，M是Al，0＜x＜0.3、0＜y＜0.3、0.1＜x/y＜1、0.6＜3x+3y＜0.9。