[发明专利]锂离子传导性玻璃陶瓷的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及可以用于例如锂离子二次电池等的锂离子传导性玻璃陶瓷的制造方法。

背景技术

锂离子二次电池在汽车、个人电脑、以及移动电话等各种领域中用作小型且高容量的驱动电源。

现在，在锂离子二次电池的电解质中，使用碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、以及碳酸甲乙酯之类的有机溶剂系的液体电解质。然而，这种有机溶剂系的液体电解质通常为可燃性，因此现在的锂离子二次电池有在安全上存在问题之虞。此外，有机溶剂系的液体电解质的耐用电压存在极限，施加大的电压时，有时电解质会分解、劣化。

出于这样的背景，作为次世代的锂离子二次电池用的电解质，期待不燃性且对电压施加具有高稳定性的无机固体电解质的应用。

然而，通常这样的无机固体电解质与液体电解质相比，存在对锂离子的传导性不太良好的倾向。因此，在现状下，使用了玻璃电解质的锂离子二次电池仅被用于搭载于心脏用的起搏器的薄膜型小型电池等一部分制品。

需要说明的是，为了处理这样的玻璃电解质存在的问题，提出了在包含锂离子的熔融盐中对包含离子半径比锂离子大的1价阳离子的玻璃进行离子交换处理，用锂离子对上述1价的阳离子进行离子交换的方法(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-275130号公报

发明内容

发明要解决的问题

引用文献1中记载了通过如前所述的方法，与离子交换处理前相比，可得到改善了对锂离子的离子传导性的玻璃电解质。

然而，考虑应用于实际的锂离子二次电池的情况，即便在由基于引用文献1的方法得到的玻璃电解质中，对锂离子的离子传导性也难以称之为充分。因此，在现在的情况下也要求可以应用于锂离子二次电池的、对锂离子具有更高离子传导性的固体电解质。

本发明是鉴于这样的背景而完成的，本发明目的在于，提供与以往相比进一步改善了离子传导性的、锂离子传导性玻璃陶瓷的制造方法。

用于解决问题的方案

本发明提供一种锂离子传导性玻璃陶瓷的制造方法，其特征在于，其具有如下工序：

(a)使用包含SiO₂源、ZrO₂源、P₂O₅源以及Na₂O源的原料形成造粒体的工序；

(b)使前述造粒体通过加热气相气氛中，由此使前述造粒体熔融，然后固化，在前述固化的过程中使晶体析出，得到作为包含玻璃陶瓷的被处理体的粉末的工序，其中，以氧化物基准的摩尔百分率表示，前述粉末包含20摩尔％～60摩尔％的SiO₂、5摩尔％～45摩尔％的ZrO₂、3摩尔％～30摩尔％的P₂O₅、以及15摩尔％～45摩尔％的Na₂O；和

(d)在包含锂离子的熔融盐中对前述被处理体进行离子交换处理，得到锂离子传导性玻璃陶瓷的工序。

此外，本发明提供一种锂离子传导性玻璃陶瓷的制造方法，其特征在于，其具有如下工序：

(a)使用包含SiO₂源、ZrO₂源、P₂O₅源以及Na₂O源的原料形成造粒体的工序；

(b)使前述造粒体通过加热气相气氛中，由此使前述造粒体熔融，然后固化，得到具有玻璃相的粉末的工序，其中，以氧化物基准的摩尔百分率表示，前述粉末包含20摩尔％～60摩尔％的SiO₂、5摩尔％～45摩尔％的ZrO₂、3摩尔％～30摩尔％的P₂O₅、以及15摩尔％～45摩尔％的Na₂O；

(c)对前述粉末进行热处理，使晶体析出，得到包含玻璃陶瓷的被处理体的工序；和

(d)在包含锂离子的熔融盐中对前述被处理体进行离子交换处理，得到锂离子传导性玻璃陶瓷的工序。

在此，在本发明的制造方法中，前述(c)工序的热处理也可以具有将前述粉末在700℃～900℃的温度范围保持1小时～10小时后，进一步在900℃～1100℃的温度范围保持30分钟～2小时的工序。

此外，在本发明的制造方法中，前述晶体也可以具有NASICON型的晶体结构。