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公開番号2024103031
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-01
出願番号2023007154
出願日2023-01-20
発明の名称Naイオン電導性化合物、固体電解質及び固体電解質電池
出願人TDK株式会社,国立大学法人九州大学
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 10/0562 20100101AFI20240725BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】新たなハライド系のNaイオン電導性化合物を提供することを目的とする。
【解決手段】本実施形態にかかるNaイオン電導性化合物は、Na_aZr_bM_cCl_dG_e…(1)で表記される。式(1)において、Mは、Mg、Nb、Al、Yから選択される1種であり、Gは、PO₄、SO₄、SiO₄、WO₄、BO₃、MoO₄から選択される1種、又は、PO₄及びSO₄の2種であり、aは、0.3≦a≦3.0を満たし、bは、0.75≦b≦1.0を満たし、cは、0≦c≦0.25を満たし、dは、3.5≦b≦6.0を満たし、eは、0.15≦b≦0.67を満たす。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｎａ
ａ
Ｚｒ
ｂ
Ｍ
ｃ
Ｃｌ
ｄ
Ｇ
ｅ
…（１）で表記され、
式（１）において、
Ｍは、Ｍｇ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｙから選択される１種であり、
Ｇは、ＰＯ
４
、ＳＯ
４
、ＳｉＯ
４
、ＷＯ
４
、ＢＯ
３
、ＭｏＯ
４
から選択される１種、又は、ＰＯ
４
及びＳＯ
４
の２種であり、
ａは、０．３≦ａ≦３．０を満たし、
ｂは、０．７５≦ｂ≦１．０を満たし、
ｃは、０≦ｃ≦０．２５を満たし、
ｄは、３．５≦ｂ≦６．０を満たし、
ｅは、０．１５≦ｂ≦０．６７を満たす、Ｎａイオン電導性化合物。
続きを表示（約 300 文字）【請求項２】
Ｎａ
１．１２５
ＨｆＣｌ
４
（ＰＯ
４
）
０．１２５
（ＳＯ
４
）
０．３７５
…（２）で表記される、Ｎａイオン電導性化合物。
【請求項３】
請求項１に記載のＮａイオン電導性化合物を含む、固体電解質。
【請求項４】
請求項２に記載のＮａイオン電導性化合物を含む、固体電解質。
【請求項５】
請求項３に記載の固体電解質を含む、固体電解質電池。
【請求項６】
請求項４に記載の固体電解質を含む、固体電解質電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎａイオン電導性化合物、固体電解質及び固体電解質電池に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロニクス技術の発達はめざましく、携帯電子機器の小型軽量化、薄型化、多機能化が図られている。それに伴い、電子機器の電源となる電池も、小型軽量化、薄型化、信頼性の向上が強く望まれている。電子機器に使用される電池の一つとして、電解質が固体電解質である固体電解質電池がある。酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質、錯体水素化物系固体電解質等が固体電解質として知られている。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、酸化物系固体電解質が記載されている。非特許文献２には硫化物系固体電解質が記載されている。非特許文献３には、アルカリ金属化合物を含む錯体水素化物固体電解質が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Santosh K. Pal et al., J. Phys. Chem. C 2020, 124, 9161-9169.
A. Hayashi et al., Nature Communications volume 10, Article number: 5266 (2019).
L Duchene et al., Energy Environ. Sci., 10 (2017), pp. 2609-2615.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
酸化物系固体電解質は固いため、焼結しないと粒子間（例えば、活物質と固体電解質粒子との間）の接触を十分確保することが難しい。硫化物系固体電解質は、硫化水素ガスを発生する可能性があり、構成元素に重元素が必要であるという制限がある。錯体水素化物固体電解質は、不安定である。このように、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質、錯体水素化物系固体電解質のそれぞれは、特有の課題を有する。これに対し、ハライド系固体電解質は、柔らかく粒子間の接触も確保でき、硫化水素ガスの発生リスクもなく、構成元素に重金属も含まない。このような理由からハライド系固体電解質に注目が集まっている。
【０００６】
しかしながら、ハライド系固体電解質は、いまだ開発途中であり、新規なハライド系固体電解質の開発も進められている。また新規なハライド系固体電解質の中でも、イオン電導性に優れるものが特に求められている。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、新たなハライド系のＮａイオン電導性化合物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【０００９】
（１）第１の態様にかかるＮａイオン電導性化合物は、Ｎａ
ａ
Ｚｒ
ｂ
Ｍ
ｃ
Ｃｌ
ｄ
Ｇ
ｅ
…（１）で表記される。式（１）において、Ｍは、Ｍｇ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｙから選択される１種であり、Ｇは、ＰＯ
４
、ＳＯ
４
、ＳｉＯ
４
、ＷＯ
４
、ＢＯ
３
、ＭｏＯ
４
から選択される１種、又は、ＰＯ
４
及びＳＯ
４
の２種であり、ａは、０．３≦ａ≦３．０を満たし、ｂは、０．７５≦ｂ≦１．０を満たし、ｃは、０≦ｃ≦０．２５を満たし、ｄは、３．５≦ｂ≦６．０を満たし、ｅは、０．１５≦ｂ≦０．６７を満たす。
【００１０】
（２）第２の態様にかかるＮａイオン電導性化合物は、Ｎａ
１．１２５
ＨｆＣｌ
４
（ＰＯ
４
）
０．１２５
（ＳＯ
４
）
０．３７５
…（２）で表記される。
（【００１１】以降は省略されています）

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