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公開番号2024169928
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-06
出願番号2023086797
出願日2023-05-26
発明の名称固体電解質粒子
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H01B 1/06 20060101AFI20241129BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】耐酸化性の改善。
【解決手段】固体電解質粒子は、Li、Ge、PおよびSを含む。固体電解質粒子は、「0.20≦I_B/I_A≦0.35」かつ「0.30≦I_C/I_A≦0.45」の関係を満たす。I_A、I_BおよびI_Cは、それぞれ、CuKα線をX線源として測定されるX線回折スペクトルにおける、ピーク高さを示す。I_Aは、29.4±0.5°の回折角におけるピーク高さを示す。I_Bは、41.4±0.5°の回折角におけるピーク高さを示す。I_Cは、47.3±0.5°の回折角におけるピーク高さを示す。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｌｉ、Ｇｅ、ＰおよびＳを含み、
式（１）かつ式（２）：
０．２０≦Ｉ
B
／Ｉ
A
≦０．３５ …（１）
０．３０≦Ｉ
C
／Ｉ
A
≦０．４５ …（２）
の関係を満たし、
前記式（１）および前記式（２）中、Ｉ
A
、Ｉ
B
およびＩ
C
は、それぞれ、ＣｕＫα線をＸ線源として測定されるＸ線回折スペクトルにおける、ピーク高さを示し、
Ｉ
A
は、２９．４±０．５°の回折角におけるピーク高さを示し、
Ｉ
B
は、４１．４±０．５°の回折角におけるピーク高さを示し、かつ
Ｉ
C
は、４７．３±０．５°の回折角におけるピーク高さを示す、
固体電解質粒子。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記Ｘ線回折スペクトルにおいて、
２９．４±０．５°の回折角におけるピークは、０．１５°以下の半値全幅を有する、
請求項１に記載の固体電解質粒子。
【請求項３】
式（３）：
１．２０≦Ｉ
E
／Ｉ
D
…（３）
の関係をさらに満たし、
前記式（３）中、Ｉ
D
およびＩ
E
は、それぞれ、ラマンスペクトルにおけるピーク高さを示し、
Ｉ
D
は、４２０±１０ｃｍ
-1
のラマンシフトにおけるピーク高さを示し、
Ｉ
E
は、３６０±１０ｃｍ
-1
のラマンシフトにおけるピーク高さを示し、かつ
前記ラマンスペクトルは、３８８±３ｃｍ
-1
のラマンシフトにショルダーピークを有する、
請求項１または請求項２に記載の固体電解質粒子。
【請求項４】
コア部およびシェル部を含み、
前記シェル部は、前記コア部の周囲を覆っており、
前記コア部は、ＬＧＰＳ型結晶相を含み、
前記シェル部は、非晶質相を含み、
前記コア部は、１０×１０
-3
Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導度を有し、かつ
前記シェル部は、１×１０
-3
Ｓ／ｃｍ以下のイオン伝導度を有する、
請求項１または請求項２に記載の固体電解質粒子。
【請求項５】
前記シェル部は、１００ｎｍ以下の厚さを有する、
請求項４に記載の固体電解質粒子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体電解質粒子に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
国際公開第２０１７／１５５１１９号は、硫化物固体電解質を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１７／１５５１１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
固体電解質は、全固体電池のキーマテリアルである。従来、Ｌｉ、ＰおよびＳを含む硫化物固体電解質が開発されている。硫化物固体電解質は、１０
-3
Ｓ／ｃｍオーダーの高いイオン伝導度を有し得る。しかし硫化物固体電解質は、低い耐酸化性を有する傾向がある。硫化物固体電解質が酸化分解すると、ポリスルフィドが形成され得る。ポリスルフィドの形成により、イオン伝導度が低下し得る。
【０００５】
正極は高電位を有する。正極内において、硫化物固体電解質が酸化分解することにより、例えば、正極活物質と硫化物固体電解質との界面に抵抗層（ポリスルフィド）が形成される可能性がある。抵抗層は、１０
-10
Ｓ／ｃｍ以下のイオン伝導度を有し得る。抵抗層の形成により、全固体電池の性能劣化が促進される可能性がある。
【０００６】
本開示の目的は、耐酸化性の改善にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１．本開示の一局面における固体電解質粒子は、次の構成を含む。固体電解質粒子は、Ｌｉ、Ｇｅ、ＰおよびＳを含む。固体電解質粒子は、下記式（１）かつ式（２）の関係を満たす。
０．２０≦Ｉ
B
／Ｉ
A
≦０．３５ …（１）
０．３０≦Ｉ
C
／Ｉ
A
≦０．４５ …（２）
上記式（１）および式（２）中、Ｉ
A
、Ｉ
B
およびＩ
C
は、それぞれ、ＣｕＫα線をＸ線源として測定されるＸ線回折スペクトルにおける、ピーク高さを示す。Ｉ
A
は、２９．４±０．５°の回折角におけるピーク高さを示す。Ｉ
B
は、４１．４±０．５°の回折角におけるピーク高さを示す。Ｉ
C
は、４７．３±０．５°の回折角におけるピーク高さを示す。
【０００８】
固体電解質粒子のＸ線回折（Ｘ－ＲａｙＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ＸＲＤ）スペクトルにおいて、回折角（２θ）＝２９．４±０．５°、４１．４±０．５°、４７．３±０．５°に出現するピーク群は、ＬＧＰＳ型結晶相に帰属すると考えられる。ＬＧＰＳ型結晶相は、高いイオン伝導度を有し得る。ピーク高さ比（Ｉ
B
／Ｉ
A
、Ｉ
C
／Ｉ
A
）は、結晶性の指標である。ピーク高さ比（Ｉ
B
／Ｉ
A
、Ｉ
C
／Ｉ
A
）が小さい程、結晶性が低いことを示す。本開示の新知見によると、適度に結晶性が低いことにより、耐酸化性の改善が期待される。ただし、結晶性が過度に低下すると、かえって耐酸化性が低下する可能性がある。すなわち、上記式（１）かつ式（２）の関係が満たされる時、耐酸化性の改善が期待される。
【０００９】
２．上記「１」に記載の固体電解質粒子は、次の構成を含んでいてもよい。Ｘ線回折スペクトルにおいて、２９．４±０．５°の回折角におけるピークは、０．１５°以下の半値全幅を有する。
【００１０】
２９．４±０．５°の回折角におけるピークが０．１５°以下の半値全幅（ＦｕｌｌＷｉｄｔｈａｔＨａｌｆＭａｘｉｍｕｍ，ＦＷＨＭ）を有する時、高いイオン伝導度と、耐酸化性との両立が期待される。
（【００１１】以降は省略されています）

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