[发明专利]石榴石型离子传导性氧化物和氧化物电解质烧结体的制造方法

说明书

本发明涉及石榴石型离子传导性氧化物和氧化物电解质烧结体的制造方法。提供能抑制在晶粒表面的碳酸锂的形成的石榴石型离子传导性氧化物以及使用了该石榴石型离子传导性氧化物的氧化物电解质烧结体的制造方法。石榴石型离子传导性氧化物，其由通式(Li_x‑3y‑z,E_y,H_z)L_αM_βO_γ表示，作为使用CuKα射线的X射线衍射测定结果在衍射角2θ＝29°～32°的范围观测到的强度最强的衍射峰的半宽度为0.164°以下，其中，E、L、M、x、y、z、α、β、γ为以下那样：E：选自Al、Ga、Fe和/或Si，L：选自碱土金属和/或镧系元素，M：能与氧形成六配位的过渡金属元素和/或属于第12族～第15族的典型元素，3≤x‑3y‑z≤7、0≤y＜0.22、0≤z≤2.8、2.5≤α≤3.5、1.5≤β≤2.5、11≤γ≤13。

技术领域

本公开涉及石榴石型离子传导性氧化物和氧化物电解质烧结体的制造方法。

背景技术

作为固体电解质的材料，由至少Li、La、Zr和O构成的石榴石型离子传导性氧化物(以下有时称作LLZ)受到关注。

例如，为了解决将石榴石型或类石榴石型的固体电解质陶瓷材料放置在大气中时离子传导率与合成或烧结不久之后相比下降、不能最大程度地发挥该材料原本具有的优异固体电解质性能这样的问题，专利文献1公开了一种通过将由至少Li、La、Zr和O构成的石榴石型或类石榴石型的固体电解质陶瓷材料在非活性气体气氛下在650℃以上的温度范围进行热处理，由此使与合成或烧结不久之后相比下降了的离子传导率恢复的方法。

另外，专利文献2公开了用H置换了一部分Li的石榴石型离子传导性氧化物作为质子传导率和耐热性高的材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-219017号公报

专利文献2：日本特开2012-096940号公报

非专利文献

非专利文献1：Solid State Ionics 292(2016)122-129

发明内容

发明所要解决的课题

如专利文献1所记载的那样，已知石榴石型离子传导性氧化物在大气中或干燥空气中离子传导率会下降这样的问题。其原因之一在于，与CO₂反应，在石榴石型离子传导性氧化物的晶粒表面形成碳酸锂(Li₂CO₃)。

如果将石榴石型离子传导性氧化物的处理限定在手套箱内，则能避免上述问题，但存在操作性差、生产率低、制造成本高这样的问题。

鉴于上述实际情况，在本申请中，公开了能抑制在晶粒表面的碳酸锂的形成的石榴石型离子传导性氧化物以及使用了该石榴石型离子传导性氧化物的氧化物电解质烧结体的制造方法。

用于解决课题的手段

本公开的石榴石型离子传导性氧化物的特征在于，由通式(Li_x-3y-z,E_y,H_z)L_αM_βO_γ表示，作为使用CuKα射线的X射线衍射测定结果在衍射角2θ＝29°～32°的范围观测到的强度最强的衍射峰的半宽度为0.164°以下。

[上述通式中，元素E、元素L、元素M、x、y、z、α、β、γ为以下那样。

元素E：选自Al、Ga、Fe和Si中的至少一种元素

元素L：碱土金属和镧系元素中的至少一种元素