[發明專利]鋰復合氧化物單晶、鋰復合氧化物多晶、鋰復合氧化物材料、固體電解質材料、全固態鋰離子二次電池、以及固體電解質材料的制造方法

在審

• 申請號: 202180076937.5
• 申請日: 2021-11-12
• 公開（公告）號: CN116547240A
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 片岡邦光;秋本順二
• 申請（專利權）人: 國立研究開發法人產業技術綜合研究所
• 主分類號: C01G35/00
• 分類號: C01G35/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 呂琳;樸秀玉

本發明的鋰復合氧化物單晶的化學組成為Lisubgt;7－3x－w－v/subgt;Gasubgt;x/subgt;Lasubgt;3/subgt;Zrsubgt;2－w－v/subgt;Tasubgt;W/subgt;Nbsubgt;v/subgt;Osubgt;12/subgt;(0.02≤x＜0.5，0≤W≤1.0，0≤V≤1.0，0.05≤W+V≤1.0)所示，所述鋰復合氧化物單晶為立方晶系且屬于空間群I－43d，具有石榴子石型結構。

技術領域

本發明涉及鋰復合氧化物單晶、鋰復合氧化物多晶、鋰復合氧化物材料、固體電解質材料、全固態鋰離子二次電池、以及固體電解質材料的制造方法。

本申請主張基于2020年11月17日在日本申請的日本特愿2020－191100號的優先權，將其內容援用于此。

背景技術

鋰離子二次電池與鎳鎘電池、鎳氫電池等二次電池相比，能量密度高，能夠以高電位工作，因此廣泛用于便攜式電話、筆記本電腦等小型信息設備。此外，鋰離子二次電池容易謀求小型輕量化，因此近年來，作為混合動力汽車、電動汽車用的二次電池的需求提高。考慮到安全性，正在進行不使用可燃性電解液的全固態鋰離子二次電池的研究開發。全固態鋰離子二次電池所使用的固體電解質要求高離子電導率。

報告了具有立方晶石榴子石型結構的材料具有高離子電導率(參照專利文獻1)，正在進行具有該結構的材料的研究開發。特別是，報告了化學組成為Li_7－xLa₃Zr_2－xTa_xO₁₂、Li_7－xLa₃Zr_2－xNb_xO₁₂所示的材料在組成比x接近0.5的情況下具有高離子電導率(參照非專利文獻1、2)。作為實現高離子電導率的材料，需要極力降低晶界電阻、界面電阻，因此優選作為高密度成型體的固體材料。作為高密度成型體的固體材料能夠防止在充放電過程中正負極間的短路，能夠進行薄片化，因此對全固態鋰離子二次電池的將來的小型化賦予可能性。然而，已知這些具有立方晶石榴子石型結構的多晶材料是難燒結性的，難以制作高密度的成型體。

最近，報告了利用熔融法，培育出具有石榴子石型結構的Li_7－xLa₃Zr_2－xTa_xO₁₂單晶、Li_7－xLa₃Zr_2－xNb_xO₁₂的單晶的事例(參照專利文獻2、3)。

此外，最近，報告了制造取代了鎵的立方晶石榴子石型結構Li_7－3xGa_xLa₃Zr₂O₁₂的燒結體，得到高鋰離子導電率的事例(參照非專利文獻3、4)。而且，報告了利用熔融法制造的Li_7－3xGa_xLa₃Zr₂O₁₂單晶具有高于燒結體的離子導電率。

作為實現高離子電導率的材料，需要極力降低晶界電阻、界面電阻，因此優選作為高密度成型體的固體材料。特別是，作為單晶的高密度的成型體不受晶界的影響，因此期待高鋰離子導電性。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011－195373號公報

專利文獻2：國際公開2016/068040號

專利文獻3：國際公開2017/130622號

非專利文獻

非專利文獻1：Scientific?reports，8，9965(2018)