[發(fā)明專利]硫化物固體電解質材料以及電化學元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410045893.1
• 申請日: 2014-02-08
• 公開（公告）號: CN103985898B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設計）人: 田邊順志;繁田德彥
• 申請（專利權）人: TDK株式會社
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司11322
• 代理人: 楊琦

技術領域

本發(fā)明涉及高耐濕性的硫化物固體電解質材料以及電化學元件。

背景技術

鋰離子二次電池因為每體積·重量的容量大所以被廣泛使用于便攜式設備等中，今后面向電動汽車等更大容量用途的研究開發(fā)正在被積極地推進。

鋰離子二次電池是主要由正極、負極以及被配置于正極與負極之間的電解質所構成。

在鋰離子二次電池的電解質中經(jīng)常使用含有可燃性有機溶劑的液狀電解質，所以需要用來抑制短路時溫度上升的安全機構，而且需要用于防止漏液的應對構造。因此，如果鋰離子二電池被大型化以及大容量化，則這些安全對策的必要性增加。

另一方面，在電解質中使用固體電解質的全固體鋰離子二次電池也正在被研究著。因為不在電解質中使用可燃性有機溶劑，有可能能夠從根本上解決現(xiàn)有電池的安全性，因而正在竭盡全力地進行研究。

另外，為了提高鋰離子二次電池的容量，近年來對相對于鋰金屬具有5V以上電位的材料的開發(fā)不斷地進行著。但是，液狀電解質的電位窗狹窄，所以被指出存在著在電池工作時電解質會發(fā)生分解的問題。相對于此，電位窗寬的固體電解質抑制電解的分解，也具有能夠獲得高容量的鋰離子二次電池的優(yōu)點。

固體電解質中有：作為有機材料的聚氧化乙烯等的離子傳導性高分子材料，以及作為無機材料的氧化物固體電解質材料以及硫化物固體電解質材料。這些固體電解質與液狀電解質相比較，存在因為鋰離子傳導能力低而輸出特性差的問題。但是，近年來，硫化物固體電解質材料能夠顯示出與液狀電解質同等的離子傳導能力，并且對實現(xiàn)高輸出的全固體鋰離子二次電池的期待提高（專利文獻1、2）。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-273214號公報

專利文獻2：日本特開2010-199033號公報

發(fā)明內容

然而，現(xiàn)有的硫化物固體電解質材料存在著耐濕性差并且在與大氣中的水分相接觸的時候會產生硫化氫的問題。另外，即使使用專利文獻2所記載的硫化物固體電解質材料，也難以實現(xiàn)能夠耐于實用的硫化物固體電解質材料。

本發(fā)明就是鑒于上述現(xiàn)有技術所存在的技術問題而做出的，其目的在于提供一種與使用了鋰（Li）-磷（P）類等硫化物固體電解質材料的情況相比耐濕性高的硫化物固體電解質材料以及電化學元件。

為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的硫化物固體電解質材料含有Li、P、鉍（Bi）。由此，與現(xiàn)有的硫化物固體電解質材料相比，能夠大幅度地改善耐濕性。

本發(fā)明所涉及的硫化物固體電解質材料優(yōu)選為，以包含于硫化物固體電解質材料中的全部陽離子元素為100mol%時，Li的含量為20～85mol%，P的含量為10～70mol%，Bi的含量為0.5～50mol%。。由此，與現(xiàn)有的硫化物固體電解質材料相比能夠特別提高耐濕性。

本發(fā)明所涉及的硫化物固體電解質材料優(yōu)選為，以包含于所述硫化物固體電解質材料中的全部陽離子元素為100mol%時，Li的含量為60～80mol%，P的含量為13～30mol%，Bi的含量為1～25mol%。由此，就能夠進一步特別提高耐濕性。

本發(fā)明所涉及的硫化物固體電解質材料優(yōu)選含有結晶物質和非結晶物質。由此，就能夠獲得更高的耐濕性。

本發(fā)明所涉及的電化學元件的特征在于含有上述硫化物固體電解質材料。

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供與使用了Li-P系等的硫化物固體電解質材料的情況相比耐濕性高的硫化物固體電解質材料以及電化學元件。

附圖說明

圖1中，（A）是實施例11的X射線衍射圖，（B）是實施例12的X射線衍射圖，（C）是實施例13的X射線衍射圖。

圖2是實施例5的用透射型電子顯微鏡測定的Z對比度圖像。

圖3是圖2中的點1的電子衍射圖像。

圖4是圖2中的點2的電子衍射圖像。

圖5是圖2中的點3的電子衍射圖像。

圖6是圖2中的點4的電子衍射圖像。

圖7是圖2中的點5的電子衍射圖像。

圖8中，（D）是比較例2的拉曼光譜，（E）是實施例5的拉曼光譜。

具體實施方式