[发明专利]非晶性的(锂)铌硫化物或(锂)钛铌硫化物

说明书

本发明的硫化物包含具有通式(1)：Li_k1NbS_n1[式中，0≤k1≤5；3≤n1≤10；n1≥3.5时k1≤1.5。]所示的平均组成的非晶性的(锂)铌硫化物、或具有通式(2)：Li_k2Ti_1‑m2Nb_m2S_n2[式中，0≤k2≤5；0<m2<1；2≤n2≤10；n2≥3.5时k2≤1.5。]所示的平均组成的非晶性的(锂)钛铌硫化物，本发明的硫化物是具有作为锂一次电池、锂二次电池、锂离子二次电池等锂电池用的正极活性物质有用的高充放电容量、且导电性高、具有优异的充放电性能的材料。

技术领域

本发明涉及非晶性的(锂)铌硫化物或非晶性的(锂)钛铌硫化物、该硫化物的制造方法以及使用了该硫化物的锂电池。

背景技术

伴随近年来的便携电子机器·混合动力车等的高性能化，其中所使用的电池(特别是锂一次电池、锂二次电池、锂离子二次电池等)日益需求高容量化。但，若以现有的锂二次电池为例，与负极相比正极的高容量化不充分，即便是所谓容量较高的镍酸锂系材料，其容量也只不过为190～220mAh/g左右。

另一方面，硫的理论容量较高，为约1670mAh/g，期待作为正极材料使用，但其电子传导性低，进而还有在充放电时在有机电解液中溶出多硫化锂这一问题，抑制在有机电解液中的溶出的技术是不可或缺的。

金属硫化物有电子传导性，在有机电解液中的溶出也少，但其理论容量比硫低，进而存在的问题是，由于伴随充放电时的Li掺杂·脱嵌，结构有较大变化，因而可逆性低。为了实现金属硫化物的高容量化，有必要增加硫含量，但在结晶性金属硫化物中，在放电时掺杂Li的位点由晶体的空间群规定，最大的容量由此来决定，因此，难以超过该最大容量值。

例如，对于金属硫化物中的硫化钛化合物，作为结晶性的硫化钛，研究了二硫化钛(TiS₂)、三硫化钛(TiS₃)等，已报道分别显示240mAh/g和350mAh/g左右的放电容量(非专利文献1和2)，期望进一步的高容量化。

另一方面，有如下报告例：作为非晶的硫化钛化合物，使用脉冲激光沉积法(PLD法)，制作TiS_a(0.7≤a≤9)膜，并在所有固体电池中进行充放电(非专利文献3)。进而报道了：制作TiS₃、TiS₄的非晶体，并将该非晶体在所有固体电池中作为电极使用时，得到了高容量(约400～690mAh/g)(非专利文献4、5)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：M.S.Whittingham，J.Electrochem.Soc.，123(1976)315-320.

非专利文献2：M.H.Lindic et al.，Solid State Ionics，176(2005)1529-1537.

非专利文献3：T.Matsuyama et al，J.Mater.Sci.47(2012)6601-6606.

非专利文献4：A.Hayashi et al，Chem.Lett.，41(9)(2012)886-888.

非专利文献5：A.Sakuda et al，Electrochem.Commun.，31(2013)71-75.

发明内容

发明要解决的技术问题

可见，不仅报道了结晶性硫化钛化合物，还报道了非晶性的硫化钛化合物，但为了作为电极材料显示充分的充放电特性，除了充放电容量，电极的导电性是重要的。