[发明专利]硫化物固体电解质、电极合剂、固体电池和硫化物固体电解质的制造方法

说明书

本发明的目的在于提供能减小与活性物质的反应电阻的硫化物固体电解质。硫化物固体电解质在以升温速度为10℃/分钟进行的热重测定中从25℃加热到400℃时的重量减少率为2.6％以上且9.6％以下。该硫化物固体电解质优选包含锂(Li)元素、磷(P)元素、硫(S)元素、卤族(X)元素和氧(O)元素。另外，该硫化物固体电解质是通过将硫化物固体电解质和具有结晶水的化合物混合来适宜地制造的。

技术领域

本发明涉及硫化物固体电解质。另外，本发明涉及具有该硫化物固体电解质的电极合剂和固体电池。此外，本发明涉及该硫化物固体电解质的制造方法。

背景技术

现在，在大量的锂离子二次电池中使用了包含可燃性有机溶剂的电解液。与此相对，代替电解液而使用固体电解质、不含可燃性有机溶剂的固体电池作为兼具安全性和高能量密度的电池而被期待着实用化。

作为用于固体电池的固体电解质之一，研究了硫化物固体电解质。但是，对于包含硫化物固体电解质的固体电池而言，存在如下问题：如果对其进行充放电，则电极活性物质与硫化物固体电解质的反应电阻升高，锂离子的移动受到限制。据认为其原因在于，由于活性物质与硫化物固体电解质反应，因此在它们的界面形成电阻层。对于该问题，尝试了通过将活性物质的表面用特定的化合物被覆，从而抑制反应电阻的上升(专利文献1～3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP2012-99323A

专利文献2：US2014/072875A1

专利文献3：JP2015-201388A

发明内容

在上述的各专利文献中记载的技术中，采用了想要通过对活性物质的表面进行改性来抑制活性物质与硫化物固体电解质的反应电阻的上升的方法。但是，在这些文献中，没有考虑采用硫化物固体电解质的表面改性这样的方法来抑制反应电阻的上升。

因此，本发明的课题在于提供能抑制与活性物质之间的反应电阻的上升的硫化物固体电解质。

本发明提供一种硫化物固体电解质，其在以升温速度为10℃/分钟进行的热重测定中、从25℃加热到400℃时的重量减少率为2.7％以上且9.6％以下。

具体实施方式

以下基于本发明的优选实施方式对本发明进行说明。本发明涉及固体电解质。本发明的固体电解质含有硫化物固体电解质。硫化物固体电解质(以下也简称为“固体电解质”)具有锂离子传导性。关于本发明的固体电解质的锂离子传导性的程度将在后文描述。

本发明的固体电解质含有硫(S)元素作为其构成元素。本发明的固体电解质的锂离子传导性起因于硫化物固体电解质。就具有锂离子传导性的硫化物固体电解质而言，在该技术领域中已知各种硫化物固体电解质，在本发明中，能够无特别限制地使用这些各种硫化物固体电解质。特别地，从减小与活性物质之间的反应电阻的方面出发，硫化物固体电解质包含锂(Li)元素、磷(P)元素、硫(S)元素、卤族(X)元素和氧(O)元素是有利的。作为卤族(X)元素，从与活性物质的反应电阻的进一步减小的方面出发，例如使用氟(F)元素、氯(Cl)元素、溴(Br)元素和碘(I)元素中的至少一种是有利的。该硫化物固体电解质可以含有锂元素、磷元素、硫元素和卤族元素以外的元素。例如，能够将锂元素的一部分置换为其他的碱金属元素，或者将磷元素的一部分置换为其他的磷属元素，或者将硫元素的一部分置换为其他的硫属元素。

就本发明的固体电解质而言，在对其进行了热重测定时观察到重量减少。具体地说，将本发明的固体电解质从25℃加热到400℃时观察到重量减少。就观察到该重量减少的固体电解质而言，与活性物质之间的反应电阻与现有的硫化物固体电解质相比降低。由此，包含本发明的固体电解质的固体电池成为放电容量高的固体电池，而且成为放电的倍率特性(即速率特性)良好的固体电池。