固体电解质、固体电解质的制造方法及电池与流程

本发明涉及固体电解质及电池。

背景技术：

1、近年来，随着个人电脑、移动电话等便携式设备的开发，作为其电源的电池的需求大幅扩大。用于像这样的用途的电池中，作为使离子移动的介质，以往使用使电解质溶解于有机溶剂得到的有机电解液。包含该有机电解液的电池中，有可能产生与安全性有关的问题。

2、为了消除上述问题并确保本质上的安全性，正在开发使用固体电解质代替有机电解液的全固体电池。固体电解质通常不易燃，因此，可实现安全性高的锂(li)离子电池。

3、另外，众所周知固体电解质之中存在像硫化物系那样与水分发生反应而产生硫化氢气体的材料。另一方面，还在广泛开发不产生像硫化氢那样的气体的氧化物系的固体电解质，不过，材料的锂离子传导率比硫化物低，因此，难以提高电池输出(输出大电流)。于是，max feinauer等4人著的《unlocking the potential of fluoride-based solidelectrolytes for solid-state lithium batteries》(acs appl.energy mater.、2019年、第2卷、第7196-7203页)(文献1)中给出了通过向li3alf6中添加al2o3而使得锂离子传导率提高(参照文献1的表s1)。

4、不过，文献1的固体电解质中，于100℃的锂离子传导率最大为1.8×10-5s/cm，不充分。

技术实现思路

1、本发明涉及固体电解质，其目的在于，提供具有高锂离子传导率的固体电解质。

2、本发明的优选的一个方案所涉及的固体电解质包含li、m、si及f，m为成为阳离子的元素。

3、根据本发明，能够提供具有高锂离子传导率的固体电解质。

4、优选地，m为成为3价阳离子的元素。

5、优选地，m为铝元素。

6、优选地，m为成为3价阳离子的元素，所述固体电解质包含组成式以liambsicfd表示的成分。满足0.9(3-x)≤a≤1.1(3-x)、0.9(1-x)≤b≤1.1(1-x)、0.9x≤c≤1.1x、5.4≤d≤6.6及0＜x＜1。

7、优选地，m为除si以外的成为4价阳离子的元素，所述固体电解质包含组成式以liambsicfd表示的成分。满足1.8≤a≤2.2、0.9(1-x)≤b≤1.1(1-x)、0.9x≤c≤1.1x、5.4≤d≤6.6及0＜x＜1。

8、优选地，所述组成式中，满足0.05≤x≤0.6。

9、优选地，针对所述固体电解质通过使用了cukα射线的x射线衍射测定而得到的x射线衍射图案在19～23°的衍射角2θ的范围及40～44°的衍射角2θ的范围这两者具有峰。

10、优选地，针对所述固体电解质通过使用了cukα射线的x射线衍射测定而得到的x射线衍射图案中，最强峰的半值宽度为0.4°以上。

11、本发明还涉及固体电解质的制造方法。本发明的优选的一个方案所涉及的固体电解质的制造方法包括以下工序：a)将由li、m及f构成的化合物(其中，m为成为阳离子的元素)和li2sif6混合而得到混合物，或者将由m及f构成的化合物、lif以及li2sif6混合而得到混合物，b)对所述混合物进行机械球磨处理。

12、优选地，m为成为3价阳离子的元素。由li、m及f构成的所述化合物为li3mf6，或者由m及f构成的所述化合物为mf3。

13、优选地，m为除si以外的成为4价阳离子的元素。由li、m及f构成的所述化合物为li2mf6，或者由m及f构成的所述化合物为mf4。

14、本发明还涉及电池。本发明的优选的一个方案所涉及的电池具备：正极；负极；以及电解质层，该电解质层设置于所述正极与所述负极之间。上述固体电解质包含在所述正极、所述负极及所述电解质层中的至少1者中。

15、上述的目的及其他目的、特征、方案及优点通过以下参照附图而进行的本发明的详细说明而加以明确。

技术特征：

1.一种固体电解质，其中，

2.根据权利要求1所述的固体电解质，其中，

3.根据权利要求1或2所述的固体电解质，其中，

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的固体电解质，其中，

5.根据权利要求1所述的固体电解质，其中，

6.根据权利要求4或5所述的固体电解质，其中，

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的固体电解质，其中，

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的固体电解质，其中，

9.一种固体电解质的制造方法，其中，包括以下工序：

10.根据权利要求9所述的固体电解质的制造方法，其中，

11.根据权利要求9所述的固体电解质的制造方法，其中，

12.一种电池，其中，具备：

技术总结固体电解质包含Li、M、Si及F，M为成为阳离子的元素。优选地，M为成为3价阳离子的元素，固体电解质包含组成式以Li<subgt;a</subgt;M<subgt;b</subgt;Si<subgt;c</subgt;F<subgt;d</subgt;表示的成分，满足0.9(3‑x)≤a≤1.1(3‑x)、0.9(1‑x)≤b≤1.1(1‑x)、0.9x≤c≤1.1x、5.4≤d≤6.6及0＜x＜1。技术研发人员：八木援,吉田俊广,小林义政,胜田祐司,宫崎怜雄奈受保护的技术使用者：日本碍子株式会社技术研发日：技术公布日：2024/11/4