[发明专利]固体电解质

说明书

涉及含有锂、磷、硫和卤素的硫化物系的固体电解质，作为可以抑制硫化氢的产生、可以确保离子传导性的新型固体电解质，提出一种固体电解质，其特征在于，其含有Li_7‑aPS_6‑aHa_a(Ha表示卤素，a为0.2a≤1.8)和Li₃PS₄，所述Li_7‑aPS_6‑aHa_a由硫银锗矿型晶体结构形成，在利用X射线衍射法(XRD)测定得到的X射线衍射图案中，源自Li₃PS₄的在衍射角2θ＝26.0～28.8°的位置出现的峰的强度相对于源自前述硫银锗矿型晶体结构的在衍射角2θ＝24.9～26.3°的位置出现的峰的强度的比率为0.04～0.3。

技术领域

本发明涉及例如作为锂二次电池的固体电解质可以合适地使用的固体电解质

背景技术

锂二次电池为充电时锂由正极以离子形式溶出、向负极移动而被吸藏，放电时相反地锂离子由负极返回到正极的结构的二次电池。锂二次电池由于具有能量密度大、寿命长等特征，因此作为摄像机等家电产品、笔记本电脑、便携式电话机等便携式电子仪器、动力工具等电动工具等的电源被广泛使用，最近，也应用于在电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)等装载的大型电池。

这种锂二次电池由正极、负极、和被这两电极夹着的离子传导层构成，以往作为该离子传导层，通常使用在包含聚乙烯、聚丙烯等多孔薄膜的分隔件充满非水系的电解液而成的离子传导层。但是这种离子传导层中，使用将可燃性的有机溶剂作为溶剂的有机电解液，因此需要用于防止挥发、漏出的结构/材料方面的改善，除此之外需要安装抑制短路时的温度升高的安全装置、用于防止短路的结构/材料方面的改善。

对此，若为利用了使用硫化锂(Li₂S)等作为起始原料的硫化物系固体电解质的全固体型锂二次电池，则没有使用可燃性的有机溶剂，因此可以实现安全装置的简化，并且可以使制造成本、生产率优异，还可以在电池单元内串联层叠而实现高电压化。进而，利用这种固体电解质时，由于锂离子以外不会活动，因此不会产生由于阴离子的移动所导致的副反应等，从而值得期待实现安全性、耐久性的改善。

关于这种硫化物系固体电解质，例如专利文献1中公开了一种结晶性固体电解质，其特征在于，其用组成式：Li_xSi_yP_zS_aHa_w(式中，Ha含有Br、Cl、I和F中的任意一种或两种以上，2.4(x-y)/(y+z)3.3)表示，S的含量为55～73质量％，Si的含量为2～11质量％，并且Ha元素的含量为0.02质量％以上。

专利文献2中公开了一种锂离子电池用硫化物系固体电解质，其特征在于，其含有具有立方晶且属于空间群F-43m的晶体结构、并且用组成式：Li_7-xPS_6-xHa_x(Ha为Cl或Br)表示的化合物，前述组成式中的x为0.2～1.8，并且L*a*b*表色系的亮度L*值为60.0以上。

专利文献3中公开了一种锂离子电池用硫化物系固体电解质化合物，其特征在于，其为含有立方晶系硫银锗矿型晶体结构的结晶相、用组成式：Li_7-x+yPS_6-xCl_x+y表示的锂离子电池用硫化物系固体电解质化合物，前述组成式中的x和y满足0.05≤y≤0.9以及-3.0x+1.8≤y≤-3.0x+5.7。

专利文献4中公开了一种锂离子电池用硫化物系固体电解质，其特征在于，其含有具有立方晶系硫银锗矿型晶体结构、用组成式：Li_7-x-2yPS_6-x-yCl_x表示的化合物，并且在前述组成式中满足0.8≤x≤1.7、0y≤-0.25x+0.5。

现有技术文献