[發(fā)明專利]硫化物固體電解質(zhì)及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810043404.7
• 申請(qǐng)日: 2018-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN108630983B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 南圭一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M10/0562
• 分類號(hào): H01M10/0562;H01M10/058
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 陳冠欽

本發(fā)明涉及硫化物固體電解質(zhì)及其制造方法。公開了一種制造工序中的魯棒性高且發(fā)揮高鋰離子傳導(dǎo)率的硫化物固體電解質(zhì)。硫化物固體電解質(zhì)，其含有Li、P、S、Br、I和N作為構(gòu)成元素。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)公開硫化物固體電解質(zhì)及其制造方法。

背景技術(shù)

作為鋰離子電池用的固體電解質(zhì)，已知有硫化物固體電解質(zhì)，為了提高其性能而進(jìn)行了各種研究。

例如，在專利文獻(xiàn)1中，公開了一種使含有Li₂S、P₂S₅、LiI和LiBr的原料組合物非晶化以形成玻璃后，對(duì)該玻璃進(jìn)行熱處理以使其結(jié)晶化的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)1中，通過(guò)在原料組合物中添加LiBr，使作為最終生成物的硫化物固體電解質(zhì)的鋰離子傳導(dǎo)率改善。另外，在專利文獻(xiàn)2中，公開了一種使含有Li₂S、P₂S₅和Li₃N的原料組合物非晶化以形成玻璃后，對(duì)該玻璃進(jìn)行熱處理以使其結(jié)晶化的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)2中，使Li₃N以增加硫化物固體電解質(zhì)中的鋰量的方式起作用，將Li₃N中的N作為N₂排出體系外。或者，如專利文獻(xiàn)3中公開的那樣，也能通過(guò)將氮化鋰和鹵化鋰混合并進(jìn)行熱處理來(lái)得到規(guī)定的離子傳導(dǎo)性材料。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2015-011898號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2015-146239號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特公昭61-035642號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

專利文獻(xiàn)1中公開的Li₂S-P₂S₅-LiI-LiBr系的硫化物固體電解質(zhì)依然在鋰離子傳導(dǎo)率的改善方面存在改善余地。另外，在本發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)中，就專利文獻(xiàn)1中公開的硫化物固體電解質(zhì)而言，高離子傳導(dǎo)相生成的溫度低，且高離子傳導(dǎo)相可存在的溫度范圍窄。即，在將專利文獻(xiàn)1中公開的玻璃加熱至結(jié)晶化溫度以上的情況下，加熱溫度只要稍高，高離子傳導(dǎo)相就會(huì)相變成低離子傳導(dǎo)相，有可能在最終生成物的硫化物固體電解質(zhì)中無(wú)法發(fā)揮充分的鋰離子傳導(dǎo)率。為了避免這樣，需要熱處理中的嚴(yán)格的溫度控制，在硫化物固體電解質(zhì)的制造中使用的熱處理裝置的限制大。

用于解決課題的手段

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在上述的硫化物固體電解質(zhì)中含有N作為構(gòu)成元素，可解決全部上述各種課題。

即，作為用于解決上述課題的手段之一，本申請(qǐng)公開了一種含有Li、P、S、Br、I和N作為構(gòu)成元素的硫化物固體電解質(zhì)。

本公開的硫化物固體電解質(zhì)優(yōu)選鋰離子傳導(dǎo)率為5.2mS/cm以上。

本公開的硫化物固體電解質(zhì)例如可通過(guò)如下的硫化物固體電解質(zhì)的制造方法來(lái)制造，該制造方法具備：將含有Li₂S、P₂S₅、LiI、LiBr和Li₃N的原料組合物進(jìn)行非晶化，得到固體電解質(zhì)玻璃的工序；和對(duì)所述固體電解質(zhì)玻璃進(jìn)行加熱的工序。

在本公開的制造方法中，原料組合物將Li₂S、P₂S₅、LiI、LiBr和Li₃N的合計(jì)設(shè)為100mol％，優(yōu)選含有超過(guò)0mol％且3.82mol％以下、更優(yōu)選含有超過(guò)0mol％且2.66mol％以下的Li₃N。

發(fā)明效果