[发明专利]锂离子传导性陶瓷材料、锂离子传导性陶瓷体和锂电池

说明书

本发明的目的在于，提供具有高的离子传导率的锂离子传导性陶瓷材料，以及通过具备这样的锂离子传导性陶瓷材料从而提供高容量且高功率的锂电池。本发明提供锂离子传导性陶瓷材料、和具备该锂离子传导性陶瓷材料作为固体电解质层或保护层的锂电池，所述锂离子传导性陶瓷材料具有：第1晶相，其含有Li且具有石榴石型或类似于石榴石型的晶体结构；和，第2晶相，其含有Li、Mg、Zr和O，所述锂离子传导性陶瓷材料的截面的规定区域中，相对于依次交替地连接锂离子传导性陶瓷材料的表面的峰点与谷点的线段的总长度L1的、仅依次连接谷点的线段的总长度L2之比(L2/L1)为0.95以上且小于1。

技术领域

本发明涉及锂离子传导性陶瓷材料、锂离子传导性陶瓷体和锂电池。

背景技术

近年来，随着个人计算机和移动电话等电子设备的普及、自然能源的贮藏技术的发展、和电动汽车等的普及，安全、长寿命且高性能的电池的需求高涨。以往的锂离子二次电池中，有时使用有机溶剂中溶解有锂盐的有机电解质层作为电解质层。在这种使用了液体的有机电解质层的电池中，存在有机溶剂的泄漏、着火、爆炸等危险性，在安全方面存在不优选的情况。因此，近年来，为了确保高的安全性，推进了使用固体电解质层代替液体的有机电解质层且全部由固体构成其他电池单元的全固体电池的开发。

全固体电池由于电解质层为陶瓷，因此没有泄漏、着火的担心，是安全的。另外，全固体电池可以将设于使用了液体的有机电解质层的锂离子二次电池的外饰简化，通过使各电池单元层叠化而可以小型化，因此，可以改善每单位体积的能量密度和每单位重量的能量密度。全固体电池中，可以期待电极中包含锂金属的全固体锂离子二次电池实现高能量密度化。全固体锂离子二次电池中，锂金属的反应性高，因此，需要使用由对锂金属稳定的、特定的材料构成的固体电解质层。作为化学稳定性优异的固体电解质层，具有石榴石型晶体结构的陶瓷备受关注。

例如，专利文献1中记载了“组成式Li_5+XLa₃(Zr_x，A_2-x)O₁₂(式中，A为选自由Nb和Ta组成的组中的1种以上的元素，X为1.4≤X2)所示的、石榴石型锂离子传导性氧化物。”(专利文献1的权利要求1)。公开了该石榴石型锂离子传导性氧化物与以往的石榴石型锂离子传导性氧化物Li₇La₃Zr₂O₁₂相比，化学稳定性、电位窗的幅度等同，且传导率高(专利文献1的0010栏等)。

专利文献2中记载了“一种陶瓷材料，……该陶瓷材料为至少由Li、La、Zr和O构成、且具有石榴石型或类似于石榴石型的晶体结构的氧化物烧结体，该氧化物烧结体还包含Al和Mg作为添加元素。”(专利文献2的权利要求1)。公开了该陶瓷材料可以抑制或避免焙烧不均、裂纹、孔隙等缺陷、异常粒生长等的发生，从而实现高密度和高强度(专利文献2的0016栏等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5083336号公报

专利文献2：国际公开第2013/128759号小册子

发明内容

发明要解决的问题