[发明专利]固体电解质材料和全固态锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及固体电解质材料和全固态锂二次电池。更具体而言，本发明涉及能够抑制硫化氢产生的固态电解质材料以及全固态锂二次电池。

背景技术

由于具有高电压和高容量，锂二次电池被广泛用作移动电话、数码照相机、摄像机、笔记本电脑、电动汽车等的电源。在大众使用的锂二次电池中，使用通过将电解质盐溶解在非水溶剂中获得的液体电解质作为电解质。由于非水溶剂包括许多可燃溶剂，所以电池设置有安全机构。

为了简化安全机构，已经提出了全固态锂二次电池，其中电解质由固态材料形成，即使用所谓的固体电解质材料，而不使用非水溶剂。在日本未审查专利公开号2008-103288(专利文献1)中报道了可以使用Li₂S-P₂S₅用于电池的固体电解质材料。

该公开提到了如下问题：在一些情况下，例如当由于电池泄露而使固体电解质材料与空气中的水接触时，或者当固体电解质材料的原料包括水时，因为固体电解质材料包含硫，所以在电池中产生硫化氢。该公开提出通过为电池的外部材料提供吸附硫化氢的材料来防止所产生的硫化氢泄露到电池的外部。

相关技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利未审查专利公开号2008-103288

发明内容

本发明要解决的技术问题

根据该公开，可以在一定程度上防止硫化氢泄露到电池外部，但是不可能防止硫化氢本身的产生。因此，期望提供能够防止硫化氢本身的产生的固体电解质材料。

解决技术问题的手段

因此，本发明提供一种由Li₂S-M^I_aS_b-M^II_xO_y代表的用于全固态锂二次电池的固体电解质材料，其中M^I选自P、Si、Ge、B和Al；“a”和“b”分别代表根据M^I的种类而给出化学计量比的数；M^II选自Fe、Zn和Bi；并且“x”和“y”分别代表根据M^II的种类而给出化学计量比的数。

此外，本发明提供一种全固态锂二次电池，其包括：正电极；负电极；和介于所述正电极和所述负电极之间的固体电解质层，所述固体电解质层包含上述固体电解质材料。

发明效果

根据本发明，可以提供能够抑制硫化氢产生的用于全固态锂二次电池的固体电解质材料，以及全固态锂二次电池。

此外，当M^II_xO_y选自Fe₂O₃、ZnO和Bi₂O₃时，可以提供能够更好地抑制硫化氢产生的用于全固态锂二次电池的固体电解质材料。

另外，当M^I_aS_b是P₂S₅时，可以提供在抑制硫化氢产生的同时具有更高充电-放电容量并且能够在更高的电流密度下充电和放电的用于全固态锂二次电池的固体电解质材料。

此外，当Li₂S-M^I_aS_b-M^II_xO_y具有其中M^II_xO_y相对Li₂S和M^I_aS_b之和的比例为60∶40至95∶5(摩尔比)的组成时，可以提供能够更好地抑制硫化氢产生的用于全固态锂二次电池的固体电解质材料。

另外，当Li₂S-M^I_aS_b以50∶50至90∶10的比例(摩尔比)包含Li₂S和M^I_aS_b时，可以提供在抑制硫化氢产生的同时具有更高充电-放电容量并且能够在更高的电流密度下充电和放电的用于全固态锂二次电池的固体电解质材料。

此外，当正电极和负电极中的至少之一进一步包含所述固体电解质材料时，可以提供能够更好地抑制硫化氢产生的全固态锂二次电池。

附图说明