[發明專利]陶瓷粉末材料、陶瓷粉末材料的制造方法、成型體、燒結體及電池

有效

• 申請號: 202180005590.5
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN115413274B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 丹羽理大
• 申請（專利權）人: 第一稀元素化學工業株式會社
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C01G25/00;C01G33/00;H01M10/052;H01M10/0562
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 王軍振;臧建明

一種陶瓷粉末材料，包含有含Li的石榴石型化合物，細孔容積為0.4mL/g以上1.0mL/g以下。

技術領域

本發明涉及一種陶瓷粉末材料、陶瓷粉末材料的制造方法、成型體、燒結體及電池。

背景技術

石榴石為化學組成以M²⁺₃M³⁺₂Si₃O₁₂(M²⁺＝Mg、Ca、Mn、Fe，M³⁺＝Al、Cr、Fe)表示的立方晶系硅酸鹽礦物。此外，表現為與石榴石相同的晶體結構的石榴石型化合物不限于硅酸鹽，晶體結構中的所有M²⁺，M³⁺，Si⁴⁺離子的位置能夠用各價離子來取代。因此，存在各種各樣的具有與石榴石相同的晶體結構的石榴石型化合物。而且，化學合成的石榴石型化合物中也有在工業上被廣泛利用的物質。

近年來，石榴石型化合物中，Li₇La₃Zr₂O₁₂(以下也稱為“LLZ”)和在LLZ中導入了各種添加元素的類LLZ化合物具有高鋰離子傳導率，且對于鋰金屬顯示出高電化學穩定性，因此，有望作為全固態鋰離子二次電池的固體電解質材料。全固態鋰離子二次電池是新一代二次電池，由于其使用了不可燃的固體電解質材料，因此具有極高的安全性，為實現其實際應用，正在積極地進行材料和設備的研發(例如，參考專利文獻1-3)。另外，以下將LLZ和類LLZ化合物統稱為“LLZ系石榴石型化合物”。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2013-32259號公報

專利文獻2：日本特開2017-168396號公報

專利文獻3：日本特表2017-511781號公報

發明內容

發明要解決的問題

全固態電池和半固態電池中的電解質部件需要減薄厚度以降低電池電阻。因此，要求作為電解質部件的原料的粉體為數μm以下的微粒。

當然，固體電解質材料之一的LLZ系石榴石型化合物也需要相同的物理性質。作為得到微粒LLZ系石榴石型化合物的公知技術，已知通過如濕式粉碎等強機械解碎力，將以任意方法合成的LLZ系石榴石型化合物的粉末材料進行粉碎的方法。雖然該方法中可以得到粒徑為1μm以下的微粒，但使用溶劑也會產生弊端。若將水用作溶劑，則伴隨吸濕和Li的解吸，會大大損害材料的特性。若使用有機溶劑，則由于使用大量有機溶劑，因此從成本和環境負荷的觀點來看，很難說是工業上優異的方法。綜上可以認為，作為用來得到微粒LLZ系石榴石型化合物的方法，不宜使用濕式粉碎。

然而，通過公知技術的方法得到的LLZ系石榴石型化合物的粉末材料非常堅固，除非是如濕式粉碎等強力解碎手法，否則難以使其微粒化。此外，不僅僅是LLZ系石榴石型化合物，含Li的石榴石型化合物的粉末材料也非常堅固，除非是如濕式粉碎等強力解碎手法，否則難以使其微粒化。這是因為含Li的石榴石型化合物的粉末材料是由空隙少的高密度石榴石型化合物的顆粒構成的。

本發明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種陶瓷粉末材料，其包含有含Li的石榴石型化合物，并具有易粉碎性。本發明的另一個目的在于提供一種該陶瓷粉末材料的制造方法。本發明的又一個目的在于提供一種使用該陶瓷粉末材料得到的成型體。本發明的又一個目的在于提供一種使用該成型體得到的燒結體。本發明的又一個目的在于提供一種電池，其具有通過對該陶瓷粉末材料進行燒結而得到的燒結體。

解決問題的方案