[发明专利]硫化物固体电解质的制造方法

说明书

本发明的硫化物固体电解质的制造方法包括在含硫化氢的气氛中以300℃以上的温度对包含Li₂S的原料进行焙烧的焙烧工序，所述Li₂S在焙烧开始时的纯度为50质量％以上且90质量％以下。Li₂S包含LiOH、Li₂O、LiHCO₃和Li₂CO₃中的至少1种作为杂质。焙烧工序的含硫化氢的气氛中的硫化氢的浓度为50体积％以上是适宜的。优选原料还包含P₂S₅和LiX(X表示至少1种卤素元素。)，硫化物固体电解质具有硫银锗矿型晶体结构。

技术领域

本发明涉及可以适宜地用于电池的电解质的硫化物固体电解质的制造方法。

背景技术

固态电池不使用可燃性的有机溶剂，因此可以实现安全装置的简化，并且，不仅能够制成制造成本及生产率优异的产品，还具有在电池单元内串联地层叠而实现高电压化的特征。

作为固态电池中使用的固体电解质之一，正在对硫化物固体电解质进行研究。例如专利文献1中记载了如下方案：作为硫化物固体电解质的原料的硫化锂和硫化磷，使用纯度为90％以上的物质，在氩气气氛下将它们的混合物供于机械研磨而得到目标物。另外，例如专利文献2中记载了在硫化氢的流通下进行焙烧而得到硫化物固体电解质。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-199631号公报

专利文献2：US2016/156064A1

发明内容

以往，在硫化物固体电解质的制造过程中，以得到高锂离子传导性、优异的电池特性为目的，使用纯度高的硫化物作为原料。因此，在保存作为原料的硫化物时，需要小心地注意由保存环境导致的硫化物的劣化。出于这一原因，在制造硫化物固体电解质时，有在低露点环境下进行工序的限制、原料选择的范围窄的限制。这样的问题在对硫化物固体电解质进行量产时特别显著。

专利文献1记载的技术中使用纯度高的原料，结果在原料无意中与大气等接触时，会由于大气中包含的水分而发生原料的劣化，有无法得到具有充分的锂离子传导性的固体电解质的担忧。

根据专利文献2记载的技术可以得到具有充分的锂离子传导性的固体电解质，但在原料的管理以及制造时的气氛的管理不充分时，有发生与专利文献1同样的不良状况的担忧。

因此本发明的课题在于：提供即使不使用纯度高的原料，也能够得到具有良好的锂离子传导性的硫化物固体电解质的硫化物固体电解质的制造方法。

本发明人发现了以下的全新课题：若在制造硫化物固体电解质时使用纯度高的原料，则该原料的保存、管理困难。另外，迄今为止，作为制造硫化物固体电解质的气氛，采用露点温度为-40℃以下这一较低的环境，而在量产硫化物固体电解质时，在各制造工序中设为如上这样的气氛并不现实。因此，在量产硫化物固体电解质时，在各制造工序中无法实现期望的气氛，结果发现难以直接高纯度地使用原料这一全新课题。

为了解决前述的课题，本发明人进行了深入研究，结果发现：即使不使用纯度高的原料也能得到具有良好的锂离子传导性的硫化物固体电解质。具体而言，发现在保存原料时，即使假设由于保存环境而在原料中存在杂质、纯度下降，通过在制造过程中对该杂质进行硫化，也可以减少原料中杂质的存在量。另外，发现由于能够减少原料中杂质的存在量，因此会如使用高纯度的原料制造硫化物固体电解质时那样，无需将各制造工序调整为例如露点温度-40℃以下的气氛。

本发明是基于该发现而做出的，通过提供以下的硫化物固体电解质的制造方法而解决了前述的课题：所述方法制造硫化物固体电解质，