[發明專利]離子傳導性粉末、離子傳導性成型體和蓄電設備

有效

• 申請號: 201980028794.3
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN112041272B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 竹內雄基;獅子原大介;彥坂英昭;水谷秀俊
• 申請（專利權）人: 日本特殊陶業株式會社
• 主分類號: C01G25/00
• 分類號: C01G25/00;H01B1/06;H01B1/08;H01G11/56;H01M4/13;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/0562;H01M12/06;H01M12/08
• 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

充分改善對離子傳導性粉末進行加壓成型而得到的成型體的鋰離子傳導性。離子傳導性粉末包含具有至少含有Li、Zr、La和O的石榴石型結構或石榴石型類似結構的離子傳導體即鋰離子傳導性固體電解質。該離子傳導性粉末中，基于通過TPD?MS(程序升溫脫附質譜)在500℃以上檢測的CO₂量算出的、每1g鋰離子傳導性固體電解質的Li₂CO₃的含量低于3mg。

技術領域

由本說明書公開的技術涉及離子傳導性粉末。

背景技術

近年來，隨著個人電腦、移動電話等電子設備的普及、電動汽車的普及、太陽能、風力等自然能量的利用擴大等，高性能的蓄電設備的需求提高。其中，期待電池元件全部由固體構成的全固體鋰離子二次電池(以下，稱為“全固體電池”)的運用。全固體電池與使用有機溶劑中溶解有鋰鹽的有機電解液的現有型的鋰離子二次電池相比，無有機電解液的泄漏、著火等的擔心，因此，是安全的，另外，可以簡化外殼，因此，可以改善每單位質量或單位體積的能量密度。

構成全固體電池的固體電解質層、電極中包含鋰離子傳導性的固體電解質。作為該固體電解質，例如使用有具有至少含有Li、Zr、La和O的石榴石型結構或石榴石型類似結構的離子傳導體。以往已知的是，在這樣的固體電解質的燒結體的表面附近，固體電解質與大氣中的水分和二氧化碳發生反應，從而形成鋰離子傳導性非常低的碳酸鋰(Li₂CO₃)的層，另外已知有如下技術：通過對固體電解質的燒結體的表面進行研磨，從而減薄碳酸鋰的層、或改善固體電解質層等的鋰離子傳導性(例如參照專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2017-199539號公報

發明內容

發明要解決的問題

本申請發明人為了電池的大型化、制造工序的簡化等，深入研究了，通過對包含鋰離子傳導性固體電解質的離子傳導性粉末進行加壓成型從而制作固體電解質層等，而不是通過進行燒結、蒸鍍制作固體電解質層等。對離子傳導性粉末進行了加壓成型的成型體(壓粉體)中，減少鋰離子傳導性非常低的碳酸鋰的量也是重要的，但如上述現有技術那樣，存在僅考慮存在于成型體的表面的碳酸鋰，無法充分改善鋰離子傳導性的課題。

需要說明的是，這樣的課題不限定于全固體鋰離子二次電池的固體電解質層、電極中使用的離子傳導性粉末、其成型體，為包含鋰離子傳導性固體電解質的離子傳導性粉末和其成型體中共通的課題。

本說明書中，公開了能解決上述課題的技術。

用于解決問題的方案

本說明書中公開的技術例如可以以以下的方式實現。

(1)本說明書中公開的離子傳導性粉末包含具有至少含有Li、Zr、La和O的石榴石型結構或石榴石型類似結構的離子傳導體即鋰離子傳導性固體電解質，基于通過TPD-MS(程序升溫脫附質譜)在500℃以上檢測的CO₂量算出的、每1g前述鋰離子傳導性固體電解質的Li₂CO₃的含量低于3mg。本申請發明人反復深入研究，結果新發現了：以離子傳導性粉末的水平使每1g鋰離子傳導性固體電解質的碳酸鋰的含量低于3mg，從而可以充分改善對離子傳導性粉末進行加壓成型而得到的成型體(壓粉體)的鋰離子傳導性。另外，以離子傳導性粉末的水平，難以以XRD、SEM特定碳酸鋰的含量，但利用TPD-MS，可以特定離子傳導性粉末的水平下的碳酸鋰的含量。