[发明专利]硫化物固体电解质和全固体电池

说明书

本发明的一个方案是一种硫化物固体电解质，包含选自Al、Si、B、Mg、Zr、Ti、Hf、Ca、Sr、Sc、Ce、Ta、Nb、W、Mo、V中的至少一种的元素M、以及N，并具有晶体结构。本发明的另一个方案是一种硫化物固体电解质，包含Al和N，并具有晶体结构。

技术领域

本发明涉及一种硫化物固体电解质和全固体电池。

背景技术

以锂离子非水电解质二次电池为代表的非水电解质二次电池由于能量密度高，因此，经常用于个人电脑、通信终端等电子设备、汽车等。上述非水电解质二次电池通常具备具有被电隔离的一对电极的电极体和介设于电极间的非水电解质，构成为通过在两电极间进行离子的授受而进行充放电。

近年来，出于提高非水电解质二次电池的安全性的目的，提出了使用硫化物固体电解质等代替有机溶剂等液体的电解质作为非水电解质的全固体电池(参照专利文献1)。

作为硫化物固体电解质的一个例子，公开了含有Li、P、S和N，具有通式XLi₂S－25P₂S₅－YLi₃N(10≤Y≤15、67.5≤X+Y≤85)所示的组成的结晶性材料的硫化物固体电解质。(参照专利文献2)

作为硫化物固体电解质，报告有70Li₂S·30P₂S₅玻璃陶瓷和60Li₂S·25P₂S₅·10Li₃N玻璃陶瓷显示10^－3S/cm以上的高离子电导率。(非专利文献1)

由第一原理计算明确了这样的硫化物固体电解质本质上耐氧化性和耐还原性低。(非专利文献2)

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000－340257号公报

专利文献2：日本特开2018－041671号公报

非专利文献1：Solid State Ionics，177，2721(2006)、Solid State Ionics，304，85(2016)

非专利文献2：ACS Appl.Mater.Interfaces、7、23685(2015)

发明内容

本发明是鉴于如上所述的情况而作出的，其目的在于提供一种提高了耐还原性的硫化物固体电解质和具备该硫化物固体电解质的全固体电池。

为了解决上述课题而作出的本发明的一个方案是一种硫化物固体电解质，包含元素M和N，并具有晶体结构，该元素M为选自Al、Si、B、Mg、Zr、Ti、Hf、Ca、Sr、Sc、Ce、Ta、Nb、W、Mo、V中的至少一种。

本发明的另一个方案是一种硫化物固体电解质，包含Al和N，并具有晶体结构

根据本发明的一个方案或另一个方案的硫化物固体电解质，能够制成提高了耐还原性的硫化物固体电解质。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的全固体电池的示意截面图。

图2是实施例和比较例的硫化物固体电解质的X射线衍射(XRD)光谱。

图3是实施例和比较例的硫化物固体电解质的拉曼光谱。

图4是表示实施例和比较例的硫化物固体电解质的25℃下的离子电导率的坐标图。

图5是表示实施例和比较例的全固体电池的初次充放电性能的坐标图。

图6是表示实施例和比较例的硫化物固体电解质的硫化氢产生量的坐标图。