[发明专利]复合氧化物、以及将其用于电解质材料的电化学器件

说明书

本发明提供一种具有比现有材料高的离子传导性、并且化学稳定性高的固体电解质材料。本实施方式涉及的复合氧化物的特征在于，化学组成由Asubgt;m/subgt;Bsubgt;x/subgt;Csubgt;y/subgt;Dsubgt;z/subgt;Osubgt;7/subgt;(式中，A为1价阳离子，B为3价阳离子，C为4价阳离子，D为5价阳离子，m+3x+4y+5z＝14，0≤m≤2)表示，A、B、C、D元素之中至少包含价数不同的3种以上，所述复合氧化物为萤石相关型结构。

技术领域

本发明涉及离子传导性良好、且化学稳定性高的高离子传导性的复合氧化物。

背景技术

伴随近年来的电脑、摄像机和便携电话等信息相关设备、通信设备等的快速普及，被利用为其电源的电池的开发得到重视。另外，在汽车产业界等，也正在进行电动汽车用或混合动力汽车用的高输出功率且高容量的电池的开发。现在，在各种各样的电池中，从能量密度高的观点出发，锂电池受到关注。

汽车用等用途中要求高安全性，因此考虑到安全性，正在进行不使用可燃性有机电解液的全固体锂二次电池的研究开发。

对于全固体锂二次电池中使用的固体电解质，要求高离子导电率。迄今为止，报道过具有立方晶石榴石型结构和钙钛矿型结构的材料具有高离子导电率(参照非专利文献1和2)，正在进行具有这些结构的材料的研究。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：R.Murugan，V.Thangadurai，W.Weppner，Angewandte ChemieInternational Edition，46，P7778-7781(2007)

非专利文献2：Y.Inaguma，C.Liquan，M.Itoh，T.Nakamura，Solid StateCommunications，86，P689-693(1993)

发明内容

发明要解决的问题

然而，到目前为止，其导电率的极限为1mS/cm左右，是比现有的锂二次电池中的有机系电解液的导电率低的值。另外，已知具有石榴石型结构的材料容易与空气中的水分反应，含有的1价阳离子发生质子交换，在大气气氛中的化学稳定性方面存在问题。

因此，全固体电池为了体现与现有的锂二次电池同等以上的性能，要求开发能够实现更高的导电率的材料、且与空气中的水分的反应性低、化学性更稳定的材料。

本发明鉴于这样的情况而完成，目的在于提供一种具有比现有材料高的离子传导性、并且化学稳定性高的固体电解质材料。

用于解决问题的手段

本发明人等在以下观点上，对具有新的晶体结构的材料体系进行了深入研究，作为解决上述课题的手段。1)与石榴石型结构和钙钛矿型结构同样地采取立方晶系，具有能够实现三维离子传导路径的晶体结构的特征；2)由于使能够进行离子传导的1价阳离子席位(例如锂离子席位)存在于晶体结构中，因此使构成成分中的阳离子原子的一部分缺损，按照满足电中性的原理的方式占有1价阳离子，结果1价阳离子插入晶体结构的氧化物离子的间隙从而能够体现高离子传导性；3)能够进行各种各样的元素置换，能够基于元素置换控制特性的体系。

结果发现，能够合成呈含有锂等1价阳离子的萤石相关型结构的新型复合氧化物，即使是压粉成形体也体现出良好的离子传导性，此外确认了即使在大气气氛中与水分的反应性也低这样的化学稳定性，以至于完成本发明。

在此，萤石相关型结构是，立方晶系、空间群Fm-3m的萤石型结构；或立方晶系、空间群Fd-3m的烧绿石型结构；或斜方晶系、空间群Cmcm的氟铝镁钠石型结构；或者在晶体结构中形成了这些多种部分结构的中间性的交生结构等的总称。

发明效果