[发明专利]固体电解质、锂电池、电池包、及车辆

说明书

本发明的实施方式涉及固体电解质、锂电池、电池包、及车辆。本发明提供具有构成元素的化学稳定性并且也能够低成本化、且与室温相比低温下的锂离子导电性高的固体电解质、包含该固体电解质且低温下的放电速率性能优异的锂电池、包含该锂电池的电池包、及搭载有该电池包的车辆。根据实施方式，提供一种固体电解质，其包含通式Li_1+2xM1_2‑x(Ca_1‑yM2_y)_x(PO₄)₃所表示的氧化物。其中，M1为选自Zr、Hf中的至少1种元素。M2为选自Sr、Ba中的至少1种元素。x在0x2的范围内。y在0y≤1的范围内。

技术领域

本发明的实施方式涉及固体电解质、锂电池、电池包、及车辆。

背景技术

近年来，能量密度高的锂离子二次电池作为从小型的电子设备到混合动力车、电动车、电力储藏用定置型电源而备受大的注目。其中，使用了无机固体电解质的锂离子二次电池没有有机电解液的漏液或气体产生的担心，作为安全的电池而被期待。此外，使用了固体电解质的锂电池与使用了液状电解质的电池相比，由于产生除电池反应以外的副反应的可能性也变低，所以还能够期待长寿命化。进而，在使用了无机固体电解质的全固体电池中，由于容易将电极与电解质层叠而构成，所以能够降低制造成本。与此同时，在使用无机固体电解质的情况下，还能够实现双极型的电池构成。由此，与以往的使用了液状电解质的电池相比，可以期待高的能量密度。但是，特别是在具有高的电动势的锂离子电池中，正极为氧化力高的物质，负极为还原力高的物质。因此，即使使这些物质与固体电解质密合也需要稳定。而且，构成元素廉价成为实用上重要的要素。

近年来，具有高的锂离子导电性、且能够在大气中通过固相反应容易地得到的镧锆酸锂系化合物受到注目。作为该材料中代表性的材料，可列举出Li₇La₃Zr₂O₁₂。已知该化合物在室温下显示氧化物固体电解质中最高级的5×10^-4S/cm以上这样高的锂离子导电性。此外，与以往的固体电解质相比，电化学稳定性优异为该化合物的特征。另一方面，由于在该化合物的构成元素中包含作为稀土类元素的镧，所以难以稳定且低成本地生产，实用化成为大的课题。因此，还开发了不包含高价的元素的构成的固体电解质，但已知室温下的导电率为4.9×10^-5S/cm左右、和与镧锆酸锂系化合物相比低1/10左右。此外，关于固体电解质，与室温下的导电率相比低温下的导电率低也成为面向实用化的课题。

发明内容

本发明所要解决的课题是提供具有构成元素的化学稳定性并且能够低成本化、且与室温相比低温下的锂离子导电性高的固体电解质、包含该固体电解质且低温下的放电速率性能优异的锂电池、包含该锂电池的电池包、及搭载有该电池包的车辆。

根据实施方式，提供一种固体电解质，其包含通式Li_1+2xM1_2-x(Ca_1-yM2_y)_x(PO₄)₃所表示的氧化物。其中，M1为选自Zr、Hf中的至少1种元素。M2为选自Sr、Ba中的至少1种元素。x在0x2的范围内。y在0y≤1的范围内。

根据其他的实施方式，提供一种锂电池。锂电池包含能够进行锂离子的嵌入脱嵌的正极层、能够进行锂离子的嵌入脱嵌的负极层、和能够进行锂离子的导电的Li导电层。正极层、负极层和Li导电层中的至少一个层包含实施方式所述的固体电解质。

此外根据别的实施方式，提供一种电池包。电池包包含实施方式所述的锂电池。

进一步根据别的实施方式，提供一种车辆。在车辆中搭载有实施方式所述的电池包。