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公開番号2024125605
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-19
出願番号2023033527
出願日2023-03-06
発明の名称固体電解質、全固体電池用電極及び全固体電池
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01B 1/06 20060101AFI20240911BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】室温でのイオン伝導度に優れる全固体電池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固体電解質は、第1領域と第2領域とを有する。前記第1領域及び前記第2領域のそれぞれをオージェ電子分光法で測定した電子線スペクトルの微分波形において、前記第1領域における前記第1ピークと前記第2ピークとの強度比(P1₁/P1₂)と、前記第2領域における前記第1ピークと前記第2ピークとの強度比(P2₁/P2₂)とが、0<P2₁/P2₂<P1₁/P1₂≦20を満たし、前記第1領域における前記第1ピークと前記第3ピークとの強度比(P1₁/P1₃)と、前記第2領域における前記第1ピークと前記第3ピークとの強度比(P2₁/P2₃)とが、0<P2₁/P2₃<P1₁/P1₃≦3を満たす。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
走査型電子顕微鏡で観察した際に明度の異なる第１領域と第２領域とを有し、
前記第１領域と前記第２領域はそれぞれ、リチウムと、硫黄と酸素とのうち少なくとも一方と、塩素と、を含む化合物を有し、
前記化合物は、Ｌｉ
２＋ａ
Ｅ
１－ｂ
Ｇ
ｂ
Ｄ
ｃ
Ｘ
ｄ
・・・（１）で表され、
式（１）において、
ＥはＡｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、ランタノイドからなる群から選択される少なくとも１つの元素であり、
Ｇは、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ａｕ、Ｂｉからなる群から選択される少なくとも１つの元素であり、
ＤはＣＯ
３
、ＳＯ
４
、ＢＯ
３
、ＰＯ
４
、ＮＯ
３
、ＳｉＯ
３
、ＯＨ、Ｏ、からなる群から選択される少なくとも一つの基であり、
ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉからなる群から選択される少なくとも１種以上であり、
０≦ａ＜１．５、０≦ｂ＜０．５、０≦ｃ≦５．０、０＜ｄ≦６．１を満たし、
層が広がる面に垂直な断面において、前記第１領域及び前記第２領域のそれぞれをオージェ電子分光法で測定した電子線スペクトルの微分波形はそれぞれ、第１ピークと第２ピークと第３ピークとを有し、
前記第１ピークは、４９ｅＶ以上５４ｅＶ以下の電子線エネルギー領域における最も強いピークであり、
前記第２ピークは、５０５ｅＶ以上５０８ｅＶ以下の電子線エネルギー領域における最も強いピークであり、
前記第３ピークは、１７５ｅＶ以上１７８ｅＶ以下の電子線エネルギー領域における最も強いピークであり、
前記第１領域における前記第１ピークと前記第２ピークとの強度比（Ｐ１
１
／Ｐ１
２
）と、前記第２領域における前記第１ピークと前記第２ピークとの強度比（Ｐ２
１
／Ｐ２
２
）とが、０＜Ｐ２
１
／Ｐ２
２
＜Ｐ１
１
／Ｐ１
２
≦２０を満たし、
前記第１領域における前記第１ピークと前記第３ピークとの強度比（Ｐ１
１
／Ｐ１
３
）と、前記第２領域における前記第１ピークと前記第３ピークとの強度比（Ｐ２
１
／Ｐ２
３
）とが、０＜Ｐ２
１
／Ｐ２
３
＜Ｐ１
１
／Ｐ１
３
≦３を満たす、固体電解質。
続きを表示（約 140 文字）【請求項２】
前記断面において、前記第１領域の面積比率が１０％より大きく１７％以下である、請求項１に記載の固体電解質。
【請求項３】
請求項１に記載の固体電解質を含む全固体電池用電極。
【請求項４】
請求項１に記載の固体電解質を含む全固体電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質、全固体電池用電極及び全固体電池に関する。
続きを表示（約 2,000 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に対し、小型軽量化、薄型化、信頼性の向上が強く望まれており、電解質として固体電解質を用いる固体電解質電池が注目されている。固体電解質として、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、ハライド系固体電解質等が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１及び２には、ハロゲン元素を含むハライド系固体電解質が開示されている。また特許文献３には、高温におけるイオン伝導度の高いハライド系固体電解質が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２２／０９１５６５号
特許第７１７４１８１号公報
特許第７１７４８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハライド系固体電解質は、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よりイオン伝導度が高いと言われている。しかしながら、そのイオン伝導度はまだ十分とは言えず、更なる向上が求められている。特に室温でのイオン伝導度の向上が求められている。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、室温でのイオン伝導度に優れる全固体電池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】
【０００７】
上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【０００８】
（１）第１の態様にかかる固体電解質は、透過型電子線顕微鏡で観察した際に明度の異なる第１領域と第２領域とを有する。前記第１領域と前記第２領域はそれぞれ、リチウムと、硫黄と酸素とのうち少なくとも一方と、塩素と、を含む化合物を有する。前記化合物は、Ｌｉ
２＋ａ
Ｅ
１－ｂ
Ｇ
ｂ
Ｄ
ｃ
Ｘ
ｄ
・・・（１）で表される。式（１）において、ＥはＡｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、ランタノイドからなる群から選択される少なくとも１つの元素であり、Ｇは、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ａｕ、Ｂｉからなる群から選択される少なくとも１つの元素であり、ＤはＣＯ
３
、ＳＯ
４
、ＢＯ
３
、ＰＯ
４
、ＮＯ
３
、ＳｉＯ
３
、ＯＨ、Ｏ、からなる群から選択される少なくとも一つの基であり、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉからなる群から選択される少なくとも１種以上であり、０≦ａ＜１．５、０≦ｂ＜０．５、０≦ｃ≦５．０、０＜ｄ≦６．１を満たす。層が広がる面に垂直な断面において、前記第１領域及び前記第２領域のそれぞれをオージェ電子分光法で測定した電子線スペクトルの微分波形はそれぞれ、第１ピークと第２ピークと第３ピークとを有する。前記第１ピークは、４９ｅＶ以上５４ｅＶ以下の電子線エネルギー領域における最も強いピークである。前記第２ピークは、５０５ｅＶ以上５０８ｅＶ以下の電子線エネルギー領域における最も強いピークである。前記第３ピークは、１７５ｅＶ以上１７８ｅＶ以下の電子線エネルギー領域における最も強いピークである。前記第１領域における前記第１ピークと前記第２ピークとの強度比（Ｐ１
１
／Ｐ１
２
）と、前記第２領域における前記第１ピークと前記第２ピークとの強度比（Ｐ２
１
／Ｐ２
２
）とは、０＜Ｐ２
１
／Ｐ２
２
＜Ｐ１
１
／Ｐ１
２
≦２０を満たす。前記第１領域における前記第１ピークと前記第３ピークとの強度比（Ｐ１
１
／Ｐ１
３
）と、前記第２領域における前記第１ピークと前記第３ピークとの強度比（Ｐ２
１
／Ｐ２
３
）とは、０＜Ｐ２
１
／Ｐ２
３
＜Ｐ１
１
／Ｐ１
３
≦３を満たす。
【０００９】
（２）上記態様にかかる固体電解質は、前記断面において、前記第１領域の面積比率が１０％より大きく１７％以下でもよい。
【００１０】
（３）第２の態様にかかる全固体電池用電極は、上記の固体電解質を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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