[发明专利]固体电解质的制造方法

说明书

本发明涉及一种包含锂原子、硫原子、磷原子以及卤素原子的固体电解质的制造方法，包括混合络合剂和固体电解质原料，从而提供使用液相法而具有较高离子电导率的固体电解质。

技术领域

本发明涉及固体电解质的制造方法。

背景技术

近年来，随着计算机、摄像机以及移动电话等信息相关设备或通讯设备等的迅速普及，作为其电源而利用的电池的开发也被重视起来。以往，在用于这样的用途的电池中，使用包含可燃性的有机溶剂的电解液，但通过使电池全固体化，由于在电池内不使用可燃性的有机溶剂而实现安全装置的简化，且制造成本、生产性优异，因此进行了将电解液替换为固体电解质层的电池的开发。

作为固体电解质层所使用的固体电解质的制造方法，大致分为固相法和液相法，进而在液相法中存在使固体电解质材料完全溶解于溶剂的均匀法、和使固体电解质材料不完全溶解而经过固液共存的悬浊液的不均匀法。例如，作为固相法，已知有以下方法：使用球磨机、珠磨机等装置对硫化锂、五硫化二磷等原料进行机械研磨处理，根据需要进行加热处理，由此制造非晶质或结晶性的固体电解质的方法(例如，参照专利文献1)。根据该方法，通过对硫化锂等原料施加机械应力而促进固体彼此的反应，从而得到固体电解质。

另一方面，作为液相法中的均匀法，已知有使固体电解质溶解于溶剂而使其再析出的方法(例如，参照专利文献2)，且作为不均匀法，已知有在包含极性非质子性溶剂的溶剂中使硫化锂等固体电解质原料反应的方法(参照专利文献3、4以及非专利文献1)。例如，在专利文献4中，作为Li₄PS₄I结构的固体电解质的制造方法，公开有包括使用二甲氧基乙烷(DME)与Li₃PS₄结构键合从而得到Li₃PS₄·DME的工序的方法。得到的固体电解质的离子电导率为5.5×10^-5S/cm(掺杂钙的固体电解质的离子电导率为3.9×10^-4S/cm)。近年来，对于全固体电池的实用化，液相法作为除了通用性和应用性以外还能够简便且大量地合成的方法备受瞩目。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2017/159667号册子

专利文献2：日本特开2014-191899号公报

专利文献3：国际公开第2014/192309号册子

专利文献4：国际公开第2018/054709号册子

非专利文献

非专利文献1：“CHEMISTRY OF MATERIALS(《材料化学》)”，2017年，第29号，1830-1835页

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，由于以往的伴随着机械研磨处理等的固相法以固相反应为中心，容易得到高纯度的固体电解质，因此能够实现较高的离子电导率，与此相对，由于在液相法中使固体电解质溶解，因此出于在析出时会产生一部分固体电解质成分的分解或缺损等理由，与固相合成法相比，难以实现较高的离子电导率。

例如，在均匀法中，由于使原料或固体电解质暂时完全溶解，从而能够使成分均匀地分散在液体中。但是，在之后的析出工序中，由于按照各成分所固有的溶解度进行析出，因此极难保持成分的分散状态而使其析出。其结果为，各成分分离从而析出。此外，由于在均匀法中溶剂与锂的亲和性过强，因此在析出后即使进行干燥也难以去除溶剂。由于这些原因，在均匀法中，存在固体电解质的离子电导率大幅降低的问题。

此外，即使在固液共存的不均匀法中，也有一部分固体电解质会溶解，因此通过特定成分的洗脱而发生分离，难以得到期望的固体电解质。