[发明专利]硫化物固体电解质

说明书

技术领域

本发明涉及具有优异的离子电导率的硫化物固体电解质、以及该硫化物固体电解质中所含的微晶玻璃的制造方法。

背景技术

二次电池，除了可以将伴随化学反应减少的化学能的减少量转化成电能进行放电以外，也可以是通过向与放电时的方向相反的方向流入电流来将电能转化成化学能进行蓄积(充电)的电池。在二次电池中，锂二次电池由于能量密度高，因此作为笔记本型个人计算机、移动电话等的电源而广泛应用。

在锂二次电池中，在作为负极活性物质使用了石墨(表示为C₆)的情况下，放电时，在负极进行(I)式的反应。

C₆Li→C₆+Li⁺+e^-     (I)

在(I)式中产生的电子经由外部电路在外部负荷下做功后，到达正极。而且，在(I)式中产生的锂离子(Li⁺)由于电渗而在被负极与正极夹持的电解质内从负极侧移动到正极侧。

此外，作为正极活性物质使用了钴酸锂(Li_0.4CoO₂)的情况下，放电时，在正极进行(II)式的反应。

Li_0.4CoO₂+0.6Li⁺+0.6e^-→LiCoO₂     (II)

充电时，在负极和正极中，分别进行上述式(I)和式(II)的逆反应，负极中由于石墨插层而进入锂的石墨(C₆Li)，在正极中再生成钴酸锂(Li_0.4CoO₂)，因此可以再放电。

可以认为，在锂二次电池中，使电解质为固体电解质、使电池全固体化得到的锂电池在电池内不使用可燃性的有机溶剂，因此安全并简化了装置，制造成本、生产性优异。此外，作为这样的固体电解质中使用的固体电解质材料，已知硫化物固体电解质。

一直以来开发出大量与硫化物固体电解质相关的技术，非专利文献1中公开了，与75{(1-x)Li₂O·xLi₂S}·25P₂S₅的化学式所示的无定形结构的硫化物固体电解质相关的技术。

非专利文献

非专利文献1：J.Jpn.Soc.Powder and Powder Metallurgy，51(2004)91-97

发明内容

发明所要解决的课题

上述非专利文献1中，关于电解质内的化学结构所带来的离子电导率的变化，完全没有考察。

本发明是鉴于上述实际情况而作出的，其目的是提供具有优异的离子电导率的硫化物固体电解质、以及该硫化物固体电解质中所含的微晶玻璃的制造方法。

用于解决课题的手段

本发明的硫化物固体电解质的特征在于，包含由下述式(1)所示的化学式表示的微晶玻璃。

yLi₂S·(100-x-y)P₂S₅·xP₂O₅    式(1)

(上述式(1)中，0＜x＜25，67＜y＜80。)

这样的构成的硫化物固体电解质由于包含上述式(1)所示组成的微晶玻璃，因此与仅由上述式(1)所示组成的无定形玻璃构成的硫化物固体电解质相比，锂离子传导通路更有秩序地形成，因此，与仅由该无定形玻璃构成的硫化物固体电解质相比，可以发挥更高的锂离子传导能力。此外，这样的构成的硫化物固体电解质由于包含不含交联硫的原(ortho)组成的微晶玻璃，因此可以使硫化氢的产生减少。

本发明的硫化物固体电解质优选上述微晶玻璃的结晶度为50～100％。

这样的构成的硫化物固体电解质，由于适度地具有有秩序的锂离子传导通路，因此可以充分发挥锂离子传导能力。

本发明的硫化物固体电解质优选具有原组成。

本发明的硫化物固体电解质优选含有PS₄^3-离子。