[发明专利]用于制备硫化物固体电解质材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备硫化物固体电解质材料的方法，所述方法可同时实现硫化物固体电解质材料的微粒化、其高回收率及其离子电导率的保持。

背景技术

近年来，随着信息相关装置如摄像机和便携式电话以及通讯装置的快速流行，用作其电源的电池的开发越来越重要。同样，在汽车工业中，用于电动汽车或混合动力汽车的高输出功率和高容量电池正在开发之中。目前，在各种电池中，从高能量密度的角度出发，锂电池备受关注。

目前市售的锂电池使用包含可燃性有机溶剂的电解液。因此，必须附接用于抑制短路过程中的温度上升的安全装置并且有必要改善结构和材料以抑制短路。相比之下，其中用固体电解质层代替电解液的全固态锂电池在电池内部不使用可燃性有机溶剂。因此，认为安全装置可得以简化并且全固态锂电池在制造成本和生产率方面优异。另外，作为用于像这样的固体电解质层的固体电解质材料，已知硫化物固体电解质材料。

为了获得高性能全固态电池，必须使硫化物固体电解质材料微粒化。例如，在日本专利申请公开第2008-004459号(JP2008-004459A)中，披露了一种具有0.1至10μm的平均粒径的硫化物固体电解质微粒。另外，JP2008-004459A披露了使用具有脂族烷基或芳基基团的酰胺、胺盐或酯作为粉碎硫化物固体电解质材料时的分散稳定剂。

硫化物固体电解质材料包含硫(S)。因此，其为比例如氧化物固体电解质材料软的材料。因此，硫化物固体电解质材料往往形成固/固界面并且其表面电阻可有利地易于减小。相比之下，由于硫化物固体电解质材料为软材料，因而存在难以使所述材料微粒化的缺点。作为原因之一，如下所述，粉碎的同时会发生造粒。另外，当通过介质型粉碎(例如，球磨)来粉碎硫化物固体电解质材料时，硫化物固体电解质材料粘附到介质而导致硫化物固体电解质材料的低回收率。另外，考虑在粉碎过程中使用分散剂来抑制硫化物固体电解质材料造粒和粘附到介质。然而，存在常规分散剂导致硫化物固体电解质材料的离子电导率劣化的可能性。

发明内容

本发明提供了一种用于制备硫化物固体电解质材料的方法，所述方法能够同时实现硫化物固体电解质材料的微粒化、其高回收率及其离子电导率的保持。

根据本发明的第一方面，用于制备硫化物固体电解质材料的方法包括向硫化物固体电解质材料的粗粒材料中加入醚化合物和通过粉碎处理使所述粗粒材料微粒化的步骤。

根据所述第一方面，通过使用醚化合物作为分散剂，可同时实现硫化物固体电解质材料的微粒化、其高回收率及其离子电导率的保持。

所述醚化合物可具有两个键合到氧元素的烃基团，并且所述烃基团的碳原子数可分别为10或更少。这是因为，当碳原子数过大时，通过干燥可能难以移除醚化合物。

所述粗粒材料可包含Li、A(A为P、Si、Ge、Al和B中的至少一种)和S。这是因为可获得在Li离子电导率方面优异的粗粒材料。

所述粗粒材料还可包含X(X为卤素元素)。这是因为粗粒材料的Li离子电导率可得以改善。

所述粉碎处理可为介质型粉碎处理并且由下式(1)定义的每单位重量所述粗粒材料的总粉碎能E可在50至450焦耳·秒/克的范围内。这是因为可获得更加微粒化的硫化物固体电解质材料。

E=1/2nmv²/s·t式(1)

(n：介质数(个)，m：每一个介质的重量(千克)，v：介质的速度(米/秒)，s：粗粒材料的量(克)，和t：处理时间(秒))。

在本发明的各个方面中，发挥了可同时实现硫化物固体电解质材料的微粒化、其高回收率及其离子电导率的保持的作用。

本发明的第二方面涉及一种硫化物固体电解质材料，其通过根据第一方面的用于制备硫化物固体电解质材料的方法获得。另外，本发明的第三方面涉及一种全固态电池，所述全固态电池在正电极活性材料层、负电极活性材料层和固体电解质层中的至少之一中包含根据第二方面的硫化物固体电解质材料。

附图说明

本发明的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性将在下文结合附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素，且其中：

图1为示出了根据本发明的一个实施方案的用于制备硫化物固体电解质材料的方法的一个实例的流程图；

图2A和2B为用于描述归因于硫化物固体电解质材料的硬度差异的粉碎情况的示意图；

图3A至3E为从实施例1至5获得的硫化物固体电解质材料的SEM图像；