[发明专利]硫化物固体电解质材料、电池和硫化物固体电解质材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子传导性良好且还原电位低的硫化物固体电解质材料。

背景技术

随着近年来个人计算机、摄像机和手机等信息相关设备、通信设备等的迅速普及，用作其电源的电池的开发受到重视。另外，在汽车产业界等也在进行电动汽车用或混合动力汽车用的高输出且高容量的电池的开发。目前，在各种电池中，从能量密度高的观点出发，锂电池受到关注。

目前市售的锂电池由于使用含有可燃性的有机溶剂的电解液，所以需要安装抑制短路时温度上升的安全装置、改善用于防止短路的结构·材料。对此，将电解液更换为固体电解质层而使电池全固体化而成的锂电池由于在电池内不使用可燃性的有机溶剂，所以认为实现了安全装置的简化，制造成本、生产率优异。

作为全固体锂电池中使用的固体电解质材料，已知有硫化物固体电解质材料。例如，非专利文献1中公开了具有Li_(4-x)Ge_(1-x)P_xS₄的组成的Li离子导体(硫化物固体电解质材料)。另外，专利文献1中公开了在X射线衍射测定中具有特定峰的结晶相的比例高的LiGePS系的硫化物固体电解质材料。并且，非专利文献2中公开了LiGePS系的硫化物固体电解质材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开第2011/118801号

非专利文献

非专利文献1:Ryoji Kanno et al.,“Lithium Ionic Conductor Thio-LISICON The Li2S-GeS2-P2S5 System”,Journal of The Electrochemical Society,148(7)A742-A746(2001)

非专利文献2:Noriaki Kamaya et al.,“A lithium superionic conductor”,Nature Materials,Advanced online publication,31 July2011,DOI:10.1038/NMAT3066

发明内容

从电池的高输出化的观点出发，要求离子传导性良好的固体电解质材料。专利文献1中公开了在X射线衍射测定中具有特定峰的结晶相的比例高的硫化物固体电解质材料具有良好的离子传导性。另一方面，专利文献1中记载的LiGePS系的硫化物固体电解质材料的还原电位为0.25V(vs Li/Li⁺)左右，例如与具有低于0.25V的工作电位的负极活性物质一起用于电池时，存在硫化物固体电解质材料还原分解而劣化的问题。

本发明是鉴于上述问题点而进行的，其主要目的是提供离子传导性良好且还原电位低的硫化物固体电解质材料。

为了解决上述课题，在本发明中提供一种硫化物固体电解质材料，其特征在于，含有M₁元素、M₂元素和S元素，上述M₁至少含有Li，上述M₂是选自P、Sb、Si、Ge、Sn、B、Al、Ga、In、Ti、Zr、V、Nb中的至少一种，在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中的2θ＝29.58°±0.50°的位置具有峰，将上述2θ＝29.58°±0.50°的峰的衍射强度设为I_A、将2θ＝27.33°±0.50°的峰的衍射强度设为I_B时，I_B/I_A的值小于0.50，上述M₂至少含有P和Si。

根据本发明，由于具有2θ＝29.58°附近的峰的结晶相的比例高，所以能够形成离子传导性良好的硫化物固体电解质材料。并且，由于含有Si，所以能够形成还原电位低的硫化物固体电解质材料。