[发明专利]锂离子传导性晶体及全固体锂离子二次电池

说明书

本发明提供高密度且长的锂离子传导性晶体、和使用该锂离子传导性晶体的全固体锂离子二次电池。作为锂离子传导性晶体的一例的Li₅La₃Ta₂O₁₂晶体的相对密度为99％以上，属于立方晶系，具有石榴子石关联型结构，长度为2cm以上。该Li₅La₃Ta₂O₁₂晶体是通过将Li₅La₃Ta₂O₁₂的多晶作为原料的熔融法进行培育的。根据该培育法，也能够得到相对密度为100％的Li₅La₃Ta₂O₁₂晶体。另外，全固体锂离子二次电池具有正极、负极和固体电解质，固体电解质由该锂离子传导性晶体构成。

技术领域

本发明涉及高密度的锂离子传导性晶体和使用该锂离子传导性晶体作为固体电解质的全固体锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池与镍镉电池、镍氢电池等二次电池相比，能量密度高，能够在高电位下工作，因此被广泛用于移动电话、笔记本电脑等小型信息设备中。另外，近年，为了小型轻量化容易实现，作为混合动力汽车、电气汽车用的二次电池的需求高涨。考虑到安全性，不使用可燃性的电解液的全固体锂离子二次电池的研究开发正在进行。全固体锂离子二次电池中使用的固体电解质被要求高离子传导率。

作为高锂离子传导性的氧化物，已知利用高温烧结法制作的具有立方晶石榴子石关联型的晶体结构的Li_7.1La_3.1Zr_1.9O₁₂(专利文献1)。然而，利用高温烧结法仅能得到直径为数十～数百μm左右的晶体。以该尺寸，不能够作为全固体锂离子二次电池产品的固体电解质使用。为了在全固体锂离子二次电池产品中使用，需要如下的锂离子传导性晶体：具有直径1cm左右的圆以上的面积、为了使电阻值降低而能够薄片化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-195373号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供高密度且长的锂离子传导性晶体、和使用该锂离子传导性晶体作为固体电解质的全固体锂离子二次电池。

用于解决问题的手段

本发明人等通过钻研晶体的制造方法，能够得到不存在晶界的高密度的Li_7-3xAl_xLa₃Zr₂O₁₂(0.05＜x＜0.50)、Li₅La₃Ta₂O₁₂和Li₆BaLa₂Ta₂O₁₂的晶体，认为能够解决上述问题。并且，对于将多晶的试料在高温下熔融、冷却的晶体的制造方法深入研究的结果是，确认了能够培育高密度的石榴子石关联型结构的Li_7-3xAl_xLa₃Zr₂O₁₂(0.05＜x＜0.50)、Li₅La₃Ta₂O₁₂和Li₆BaLa₂Ta₂O₁₂的晶体，这些的晶体能够机械性地薄片化，以至于完成本发明。