[发明专利]LGPS类固体电解质和制造方法

说明书

根据本发明，能够提供一种LGPS类固体电解质，其特征在于：满足Li_uSn_vP₂S_yX_z的组成，其中，6≤u≤14，0.8≤v≤2.1，9≤y≤16，0＜z≤1.6，X表示Cl、Br或I，在X射线衍射(CuKα：)中，至少在2θ＝19.80°±0.50°、20.10°±0.50°、26.60°±0.50°和29.10°±0.50°的位置具有峰。

技术领域

本发明涉及LGPS类固体电解质及其制造方法。另外，LGPS类固体电解质是指包含Li、P和S在内的具有特定的晶体结构的固体电解质，本发明中为包含Li、Sn、P、S和卤素在内的固体电解质。

背景技术

近年来，在移动信息终端、移动电子设备、电动汽车、混合动力汽车、进而固定式蓄电系统等用途中，锂离子二次电池的需求都在增加。但是，目前的锂离子二次电池使用可燃性的有机溶剂作为电解液，需要牢固的外包装以不使有机溶剂泄漏。此外，在便携式的个人电脑等中，也需要采取防备电解液万一泄漏时的风险的结构等，设置对设备的结构的限制。

进一步，其用途扩展到汽车和飞机等移动体，对固定型的锂离子二次电池要求大的容量。在这样的状况下，比历来更加重视安全性，致力于对不使用有机溶剂等有害物质的全固体锂离子二次电池的研发。

例如，研究使用氧化物、磷酸化合物、有机高分子、硫化物等作为全固体锂离子二次电池中的固体电解质。

在这些固体电解质中，硫化物具有离子传导率高、容易比较柔软地形成固体-固体间的界面的特征。在活性物质中也稳定，作为实用的固体电解质在推进研发。

硫化物固体电解质中也存在具有特定的晶体结构的LGPS类固体电解质(非专利文献1和专利文献1)。LGPS在硫化物固体电解质中离子传导率也极高，能够在-30℃的低温至100℃的高温中稳定地进行工作，实用化的期待高。

关于LGPS类固体电解质，不使用昂贵的Ge的组成的研发在推进，已知其中含有Si和卤素的组成的离子传导率尤其高(专利文献2～4)。但是，原料之一的SiS₂与水的反应性极高(非专利文献2)，在大气中会立刻产生有毒的H₂S，一部分会变质成SiO₂。而且，当以变质后的SiS₂为原料制造LGPS类固体电解质时，存在离子传导率大幅下降的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2011-118801

专利文献2：日本专利6044587

专利文献3：日本专利6044588

专利文献4：日本专利6222134

非专利文献

非专利文献1：Nature Energy 1，Article number：16030(2016)

非专利文献2：THE SANTAFE SYMPOSIUM，May 2010，“The Tarnishing of SilverAlloys：Causes and Possibilities”

发明内容

发明所要解决的问题

在这样的状况下，期望提供不使用昂贵的元素Ge、在制造工序中不易受原料的变质的影响且离子传导率高的LGPS类固体电解质。

用于解决问题的方式

因此，本发明的发明人鉴于上述问题进行了认真研究，结果通过以下的本发明，发明了原料使用不易受到水分的影响的SnS₂、并呈现高的离子传导率的LGPS类固体电解质。