[發明專利]硫化物系化合物顆粒、固體電解質和鋰二次電池

在審

• 申請號: 201980006233.3
• 申請日: 2019-09-03
• 公開（公告）號: CN111448702A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 伊藤崇廣;高橋司;百武優;八木輝明
• 申請（專利權）人: 三井金屬礦業株式會社
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;C01B25/14;H01B1/06;H01B1/10;H01M4/13;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發明涉及微粒化的包含鋰(Li)、磷(P)、硫(S)和鹵素(Ha)的具有硫銀鍺礦型晶體結構的硫化物系化合物顆粒，作為即使與大氣中的水分接觸也能夠抑制硫化氫氣體的產生的硫化物系化合物顆粒，提供一種硫化物系化合物顆粒，其基于體積粒度分布的D50為50μm以下，利用中子衍射測定算出的S3(4a)位點處的硫(S)和鹵素(Ha)的占有率為85％以上。

技術領域

本發明涉及可適宜地用作鋰二次電池等的固體電解質的硫化物系化合物顆粒。

背景技術

使用將硫化鋰(Li₂S)等用作起始原料的硫化物系固體電解質的全固態型鋰二次電池不使用可燃性的有機溶劑，因此，能夠實現安全裝置的簡化，而且能夠制成制造成本、生產率優異的產品，還具有在電池單元內串聯地層疊而可實現高電壓化的特征。另外，在這種固體電解質中，除鋰離子以外不會移動，因此期待會帶來不產生由陰離子的移動導致的副反應等安全性、耐久性的提高。

在專利文獻1中，涉及具有硫銀鍺礦型晶體結構、由Li_7-x-2yPS_6-x-yCl_x表示的化合物，作為新型鋰離子電池用硫化物系固體電解質，公開了一種鋰離子電池用硫化物系固體電解質，其特征在于：含有由組成式(1)：Li_7-x-2yPS_6-x-yCl_x表示的化合物，且在所述組成式中，滿足0.8≤x≤1.7、0＜y≤-0.25x+0.5。

專利文獻2的實施例中，作為由包含鋰、磷、硫和鹵素且具有硫銀鍺礦型晶體結構的化合物構成的固體電解質的制造方法，公開了一種制造方法，其將硫化鋰(Li₂S)粉末、五硫化二磷(P₂S₅)粉末和氯化鋰(LiCl)粉末混合，一邊使硫化氫氣體流通一邊在300℃下加熱4小時后，進一步在500℃下加熱4小時。

另外，專利文獻3中，作為能夠降低單質硫的殘留量的硫化物固體電解質的制造方法，公開了一種硫化物固體電解質的制造方法，其具有：投入工序，將至少包含Li₂S、P₂S₅的電解質原料和單質硫投入到容器中；非晶化工序，在投入工序后，使由電解質原料和單質硫構成的原料組合物非晶化，合成硫化物固體電解質材料；以及，熱處理工序，在非晶質化工序后，在惰性氣氛下將硫化物固體電解質材料以單質硫的熔點以上且低于低Li離子傳導相的生成溫度的溫度即300℃以下的溫度進行熱處理。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本特開2016-24874號公報

專利文獻2:日本特開2018-67552號公報

專利文獻3:日本特開2018-80095公報、權利要求1和第0028段等

發明內容

發明要解決的問題

如上所述的硫化物系固體電解質材料，其中具有硫銀鍺礦型晶體結構的硫化物系化合物，雖然離子傳導率高，但若與大氣中的水分接觸，則有可能產生硫化氫氣體。因此，存在需要在始終供給超低露點的惰性氣體的干燥室那樣的有限的環境下進行處理的技術問題。尤其是，如果將具有硫銀鍺礦型晶體結構的硫化物系化合物顆粒的粒徑微?；磷鳛殇嚩坞姵氐墓腆w電解質優選的50μm以下，則存在硫化氫氣體的產生顯著增多的傾向，因此存在操作更加困難的技術問題。

為此，本發明涉及微?；陌?Li)、磷(P)、硫(S)和鹵素(Ha)的具有硫銀鍺礦型晶體結構的硫化物系化合物顆粒，想要提供一種即使與大氣中的水分接觸也能夠抑制硫化氫氣體產生的新型的硫化物系化合物顆粒。

用于解決問題的方案