[发明专利]硫化物固体电解质的制造方法

说明书

一种具有硫银锗矿型晶体结构的硫化物固体电解质的制造方法，将磷含量为28.3质量％以下、并包含游离硫的硫化磷用于原料。

技术领域

本发明涉及硫化物固体电解质的制造方法。

背景技术

近年来，随着计算机、摄像机以及移动电话等信息相关设备或者通讯设备等迅速地普及，作为其电源而利用的电池的开发也被重视起来。从高能量密度的观点来看，在电池中，锂离子电池备受瞩目。

由于目前市售的锂离子电池使用了包含可燃性的有机溶剂的电解液，所以需要安装抑制短路时的温度上升的安全装置或者在用于防止短路的结构及材料方面进行改善。与之相对地，由于将电解液变为固体电解质从而使电池全固体化的锂离子电池在电池内不使用可燃性有机溶剂，所以被认为可以实现安全装置的简化，且制造成本和生产性优秀。

作为锂离子电池所采用的固体电解质，公知有硫化物固体电解质。作为硫化物固体电解质的晶体结构已有各种各样的结构。从扩大能够使用电池的温度区域的观点来看，适合采用在较宽的温度范围内结构难以变化的稳定的晶体结构。此外，要求离子传导率高的结构。作为这样的硫化物固体电解质，例如，已开发了具有硫银锗矿(Argyrodite)型晶体结构的硫化物固体电解质(例如，参照专利文献1～5、非专利文献1)。

此外，在专利文献6中公开有使用通过³¹PNMR光谱解析所确定的规定的硫化磷作为原料的硫化物玻璃的制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2010-540396号公报

专利文献2：国际公开WO2015/011937

专利文献3：国际公开WO2015/012042

专利文献4：日本特开2016-24874号公报

专利文献5：国际公开WO2016/104702

专利文献6：国际公开WO2016/67631

非专利文献

非专利文献1：《电气化学会第82回演讲要旨集》(2015)，2H08

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种具有硫银锗矿型晶体结构的硫化物固体电解质的制造方法，该硫化物固体电解质示出较高的离子传导率。

本发明人们通过³¹PNMR光谱解析确认了在一般的市售的五硫化二磷中不仅包含分子式为P₄S₁₀的五硫化二磷，还包含以P₄S₉以及P₄S₇等分子式表示的硫化磷。并且发现了根据用于原料的硫化磷的磷含量，得到的硫化物固体电解质的离子传导率不同。

此外，还发现了即使在将磷含量偏离规定的值的硫化磷用于原料的情况下，通过添加磷含量不同的其他硫化磷，调整硫化磷整体的磷含量，从而使得到的硫化物固体电解质的离子传导率提高。

此外，还发现了在用于原料的硫化磷的磷含量较高的情况下，通过使用单体硫调整硫化磷的磷含量，从而使得到的硫化物固体电解质的离子传导率提高。

根据本发明的一实施方式，能够提供一种具有硫银锗矿型晶体结构的硫化物固体电解质的制造方法，将磷含量为28.3质量％以下、并包含游离硫的硫化磷用于原料。

此外，根据本发明的一实施方式，能够提供一种具有硫银锗矿型晶体结构的硫化物固体电解质的制造方法，使用在硫化磷中添加单体硫、并使相对于所述硫化磷与单体硫的合计质量的磷含量调整至28.3质量％以下的原料。