[发明专利]固体电解质及全固体电池

说明书

本发明提高固体电解质层的离子电导率，提高全固体电池的电池特性。本发明是具有NaSICON型的晶体结构的固体电解质。固体电解质以通式Li_1+XM_y(PO₄)₃(P的一部分可以被选自Si、B和V的至少一种置换，M包含成为1价～4价阳离子的元素中的至少一种，‑0.200≤x≤0.900，2.001≤y≤2.200)表示。

技术领域

本发明涉及固体电解质及全固体电池。

背景技术

以往，作为可靠性和安全性优良的二次电池，已知全固体电池。例如专利文献1、2中记载了具有由NaSICON结构的磷酸化合物构成的固体电解质的全固体电池。此外，专利文献3中记载了以化学式Li_xM1_yM2_zZr_2-x(PO₄)₃(其中，M1包含选自Ti、Ge和Zr中的至少一种，M2包含选自Mg、Ca、Ba、Al、Cr、In、Sc、Y和Hf中的至少一种)表示的固体电解质材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-258148号公报

专利文献2：日本专利特开2001-143754号公报

专利文献3：日本专利特开2015-065021号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

对于全固体电池，希望提高固体电解质层的离子电导率，提高全固体电池的电池特性。

本发明的主要目的在于提高固体电解质层的离子电导率，提高全固体电池的电池特性。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的固体电解质是具有NaSICON型的晶体结构的固体电解质。本发明的固体电解质以通式Li_1+XM_y(PO₄)₃(P的一部分可以被选自Si、B和V的至少一种置换，M包含成为1价～4价阳离子的元素中的至少一种，-0.200≤x≤0.900，2.001≤y≤2.200)表示。

以Li为离子传导种的固体电解质中，离子的传导途径由Li位点构成。因此认为，如果Li位点被离子传导种以外的其它元素置换，则离子电导率降低。认为在以通式Li_1+XM_y(PO₄)₃表示的固体电解质中，在y大于2的情况下，有(y-2)个的量的M位于Li位点。因此认为，在y大于2的情况下，固体电解质的离子电导率降低。然而，本发明人经过认真研究后发现，在M包含成为1价～4价阳离子的元素中的至少一种、且2.001≤y≤2.200的情况下，与y为2的情况相比，通过使y在2.001以上2.200以下，可提高固体电解质的离子电导率，从而完成了本发明。即，本发明的固体电解质中，M包含成为1价～4价阳离子的元素中的至少一种，且2.001≤y≤2.200。因此，本发明的固体电解质具有高离子电导率。

本发明的固体电解质中，优选在上述通式中2.001≤y≤2.100。

本发明的固体电解质中，优选在上述通式中2.001≤y≤2.050。

本发明的固体电解质中，优选M包含成为1价～3价阳离子的元素中的至少一种。

本发明的固体电解质中，优选M包含选自Zr、Hf、Ca、Y、Na、Al、Ga、Sc、V、In、Ti、Ge和Sn的至少一种元素。

本发明的固体电解质中，优选M包含选自Na、Ca、Y、Al、Ga、Sc、V和In的至少一种元素。