[发明专利]硫化物系化合物颗粒、固体电解质和锂二次电池

说明书

本发明涉及微粒化的包含锂(Li)、磷(P)、硫(S)和卤素(Ha)的具有硫银锗矿型晶体结构的硫化物系化合物颗粒，作为即使与大气中的水分接触也能够抑制硫化氢气体的产生的硫化物系化合物颗粒，提供一种硫化物系化合物颗粒，其基于体积粒度分布的D50为50μm以下，利用中子衍射测定算出的S3(4a)位点处的硫(S)和卤素(Ha)的占有率为85％以上。

技术领域

本发明涉及可适宜地用作锂二次电池等的固体电解质的硫化物系化合物颗粒。

背景技术

使用将硫化锂(Li₂S)等用作起始原料的硫化物系固体电解质的全固态型锂二次电池不使用可燃性的有机溶剂，因此，能够实现安全装置的简化，而且能够制成制造成本、生产率优异的产品，还具有在电池单元内串联地层叠而可实现高电压化的特征。另外，在这种固体电解质中，除锂离子以外不会移动，因此期待会带来不产生由阴离子的移动导致的副反应等安全性、耐久性的提高。

在专利文献1中，涉及具有硫银锗矿型晶体结构、由Li_7-x-2yPS_6-x-yCl_x表示的化合物，作为新型锂离子电池用硫化物系固体电解质，公开了一种锂离子电池用硫化物系固体电解质，其特征在于：含有由组成式(1)：Li_7-x-2yPS_6-x-yCl_x表示的化合物，且在所述组成式中，满足0.8≤x≤1.7、0＜y≤-0.25x+0.5。

专利文献2的实施例中，作为由包含锂、磷、硫和卤素且具有硫银锗矿型晶体结构的化合物构成的固体电解质的制造方法，公开了一种制造方法，其将硫化锂(Li₂S)粉末、五硫化二磷(P₂S₅)粉末和氯化锂(LiCl)粉末混合，一边使硫化氢气体流通一边在300℃下加热4小时后，进一步在500℃下加热4小时。

另外，专利文献3中，作为能够降低单质硫的残留量的硫化物固体电解质的制造方法，公开了一种硫化物固体电解质的制造方法，其具有：投入工序，将至少包含Li₂S、P₂S₅的电解质原料和单质硫投入到容器中；非晶化工序，在投入工序后，使由电解质原料和单质硫构成的原料组合物非晶化，合成硫化物固体电解质材料；以及，热处理工序，在非晶质化工序后，在惰性气氛下将硫化物固体电解质材料以单质硫的熔点以上且低于低Li离子传导相的生成温度的温度即300℃以下的温度进行热处理。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2016-24874号公报

专利文献2:日本特开2018-67552号公报

专利文献3:日本特开2018-80095公报、权利要求1和第0028段等

发明内容

发明要解决的问题

如上所述的硫化物系固体电解质材料，其中具有硫银锗矿型晶体结构的硫化物系化合物，虽然离子传导率高，但若与大气中的水分接触，则有可能产生硫化氢气体。因此，存在需要在始终供给超低露点的惰性气体的干燥室那样的有限的环境下进行处理的技术问题。尤其是，如果将具有硫银锗矿型晶体结构的硫化物系化合物颗粒的粒径微粒化至作为锂二次电池的固体电解质优选的50μm以下，则存在硫化氢气体的产生显著增多的倾向，因此存在操作更加困难的技术问题。

为此，本发明涉及微粒化的包含锂(Li)、磷(P)、硫(S)和卤素(Ha)的具有硫银锗矿型晶体结构的硫化物系化合物颗粒，想要提供一种即使与大气中的水分接触也能够抑制硫化氢气体产生的新型的硫化物系化合物颗粒。

用于解决问题的方案