[发明专利]硫化物固体电解质材料、电池和硫化物固体电解质材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及离子传导性良好的硫化物固体电解质材料。

背景技术

随着近年来个人电脑、摄像机和手机等的信息关联设备和通信设备等的快速普及，作为其电源而被利用的电池的开发正受到重视。另外，在汽车产业界等中，电动汽车用或混合动力汽车用的高输出且高容量的电池的开发也正在推进。当前，在各种电池中，从能量密度高的观点考虑，锂电池正受到关注。

目前市售的锂电池由于使用包含可燃性的有机溶剂的电解液，因此需要安装抑制短路时的温度上升的安全装置以及在用于防止短路的结构·材料方面进行改善。与此相对，将电解液变为固体电解质层而使电池全固体化的锂电池由于在电池内不使用可燃性的有机溶剂，因此可认为实现了安全装置的简化，制造成本和生产率优异。

作为用于全固体锂电池的固体电解质材料，已知的有硫化物固体电解质材料。例如，在专利文献1中，公开了一种使用含有Li₂S、第14族或第15族的元素的硫化物(例如P₂S₅)的原料组合物而成的硫化物固体电解质材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2010-199033号公报

专利文献2：国际公开第2011/118801号

发明内容

发明所要解决的课题

从电池的高输出化的观点考虑，需要离子传导性良好的固体电解质材料。本发明是鉴于上述实际情况而完成的，主要目的在于提供一种离子传导性良好的硫化物固体电解质材料。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，在本发明中，提供一种硫化物固体电解质材料，其特征在于，含有Li元素、K元素、Si元素、P元素和S元素，在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中的2θ＝29.58°±0.50°的位置具有峰，在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中的2θ＝27.33°±0.50°的位置不具有峰，或者在上述2θ＝27.33°±0.50°的位置具有峰的情况下，在将上述2θ＝29.58°±0.50°的峰的衍射强度设为I_A、将上述2θ＝27.33°±0.50°的峰的衍射强度设为I_B时，I_B/I_A的值小于1，上述P元素相对于上述Si元素和上述P元素的合计的摩尔分数(P/(Si+P))满足0.5≤P/(Si+P)≤0.7，上述K元素相对于上述Li元素和上述K元素的合计的摩尔分数(K/(Li+K))满足0＜K/(Li+K)≤0.1。

根据本发明，由于具有2θ＝29.58°附近的峰的结晶相的比例高，因此可制成离子传导性良好的硫化物固体电解质材料。

另外，在本发明中，提供一种硫化物固体电解质材料，其特征在于，含有如下的晶体结构作为主体，该晶体结构具有由Li元素和S元素构成的八面体O、由M_a元素和S元素构成的四面体T₁、以及由M_b元素和S元素构成的四面体T₂，上述四面体T₁和上述八面体O共有棱，上述四面体T₂和上述八面体O共有顶点，上述M_a元素和上述M_b元素中的至少一者包含Si元素，上述M_a元素和上述M_b元素中的至少一者包含P元素，上述八面体O中的至少一个是键合于上述S元素的上述Li元素的一部分被K元素置换而成的八面体，上述P元素相对于上述Si元素和上述P元素的合计的摩尔分数(P/(Si+P))满足0.5≤P/(Si+P)≤0.7，上述K元素相对于上述Li元素和上述K元素的合计的摩尔分数(K/(Li+K))满足0＜K/(Li+K)≤0.1。

根据本发明，由于八面体O、四面体T₁和四面体T₂具有规定的晶体结构(三维结构)，因此可制成离子传导性良好的硫化物固体电解质材料。

另外，在本发明中，提供一种电池，其具备含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层以及在上述正极活性物质层和上述负极活性物质层之间形成的电解质层，其特征在于，上述正极活性物质层、上述负极活性物质层和上述电解质层中的至少一者含有上述的硫化物固体电解质材料。

根据本发明，通过使用上述的硫化物固体电解质材料，可制成高输出的电池。