[发明专利]离子传导体的制造方法

说明书

本发明提供适于大量制造离子传导性等各种特性优异的离子传导体的制造方法。根据本发明的一个实施方式，提供一种离子传导体的制造方法，其包括：使用溶剂将LiBH₄和下述式(1)：LiX(1)(式(1)中，X表示选自卤素原子中的1种。)所示的卤化锂混合的步骤；和在60℃～280℃将上述溶剂除去的步骤。由本发明的制造方法得到的离子传导体能够作为全固体电池用固体电解质等使用。

技术领域

本发明涉及离子传导体的制造方法。

背景技术

近年来，在便携信息终端、便携电子设备、电动汽车、混合动力电动汽车、进而定置型蓄电系统等的用途中，锂离子二次电池的需求增加。然而，现状下的锂离子二次电池作为电解液使用可燃性的有机溶剂，为了有机溶剂不泄露需要牢固的外装。另外，在便携型的个人电脑等中，需要采取为了应对万一电解液漏出时的风险所具备的结构等，还出现了对设备结构的制约。

此外，其用途扩展到汽车、飞机等移动体，在定置型的锂离子二次电池中要求大的容量。在这样的状况下，存在安全性比以往更受重视的倾向，致力于开发不使用有机溶剂等有害物质的全固体锂离子二次电池。

作为全固体锂离子二次电池中的固体电解质，研究了使用氧化物、磷酸化合物、有机高分子、硫化物等。

然而，氧化物、磷酸化合物具有其颗粒坚硬的特性。因此，在使用这些材料成型为固体电解质层时，一般需要在600℃以上的高温进行烧结，耗费工夫。此外，在作为固体电解质层的材料使用氧化物、磷酸化合物的情况下，还存在与电极活性物质之间的界面电阻变大的缺点。关于有机高分子，存在室温下的锂离子传导率低、温度降低则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年报道了作为配位氢化物固体电解质的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，在将其用作固体电解质的情况下能够制作轻的电池。另外，LiBH₄在高温(例如，约200℃)下也稳定，因此还能够制作耐热性电池。

LiBH₄在低于相转变温度115℃时，存在锂离子传导率大幅降低的问题。因此，为了得到在低于相转变温度115℃时也具有高的锂离子传导性的固体电解质，提出了LiBH₄和碱金属化合物组合而成的固体电解质。例如，在2009年报道了通过在LiBH₄中加入LiI而得到的固溶体在室温也能够保持高温相(非专利文献2和专利文献1)。另外，由该固溶体构成的配位氢化物固体电解质对金属锂稳定，负极能够使用金属锂，因此能够制作高容量的全固体电池(专利文献2和专利文献3)。

在此，关于通过在LiBH₄中加入LiI得到的固溶体，有通过利用行星式球磨机的机械铣削或利用高温的熔融混合以少量的规模制造的报道，但存在行星式球磨机难以使装置大型化、在利用高温的熔融混合中LiBH₄在300℃左右缓慢放出氢而逐渐分解的问题(非专利文献3)。

另外，例如专利文献1中记载的离子传导体中，作为碱金属化合物使用水含量低(低于50ppm)、较为昂贵的化合物，从成本的观点上还有改善的余地。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5187703号公报

专利文献2：国际公开第2015－030052号

专利文献3：国际公开第2015－030053号

非专利文献

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