特許ウォッチ

公開番号2024173469
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023091908
出願日2023-06-02
発明の名称硫化リチウム-亜硫酸リチウム複合材料
出願人公立大学法人大阪
代理人弁理士法人三枝国際特許事務所
主分類C01B 17/22 20060101AFI20241205BHJP(無機化学)
要約【課題】簡便且つ低コストに合成が可能であり、高容量で長寿命な正極材料を提供する。
【解決手段】硫化リチウム及び亜硫酸リチウムを構成成分として含有し、前記亜硫酸リチウムは無水物である、硫化リチウム-亜硫酸リチウム複合材料。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
硫化リチウム及び亜硫酸リチウムを構成成分として含有し、
前記亜硫酸リチウムは無水物である、
硫化リチウム－亜硫酸リチウム複合材料。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
結晶を有する、請求項１に記載の硫化リチウム－亜硫酸リチウム複合材料。
【請求項３】
前記結晶が、逆蛍石型Ｌｉ
２
Ｓ型結晶を含有する、請求項２に記載の硫化リチウム－亜硫酸リチウム複合材料。
【請求項４】
前記逆蛍石型Ｌｉ
２
Ｓ型結晶の格子定数が０．５７５±０．００２ｎｍである、請求項３に記載の亜硫酸リチウム複合材料。
【請求項５】
前記硫化リチウム１モルに対して、前記亜硫酸リチウムを０．１～１．０モル含有する、請求項１に記載の硫化リチウム－亜硫酸リチウム複合材料。
【請求項６】
一般式（１）：
Ｌｉ
ｎ１
Ｓ・ｘＬｉ
ｎ２
ＳＯ
ｎ３
（１）
［式中、ｎ１、ｎ２、ｎ３及びｘは、１．８≦ｎ１≦２．２；１．８≦ｎ２≦２．２；２．８≦ｎ３≦３．４；０．１≦ｘ≦１．０を満たす。］
で表される組成を有する、請求項１に記載の硫化リチウム－亜硫酸リチウム複合材料。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか１項に記載の硫化リチウム－亜硫酸リチウム複合材料からなる、リチウムイオン二次電池用正極材料。
【請求項８】
全固体リチウムイオン二次電池用正極材料である、請求項７に記載のリチウムイオン二次電池用正極材料。
【請求項９】
請求項７に記載のリチウムイオン二次電池用正極材料を含有する、リチウムイオン二次電池用正極。
【請求項１０】
さらに、導電性炭素材料を含有する、請求項９に記載のリチウムイオン二次電池用正極。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫化リチウム－亜硫酸リチウム複合材料に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電子機器、ハイブリッド車等の高性能化により、それに用いられる二次電池（特にリチウムイオン二次電池）は益々高容量化が求められるようになっている。現行のリチウムイオン二次電池では負極に比べて正極の高容量化が遅れており、最近盛んに研究開発されている高容量型のＬｉ（Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｏ）Ｏ
２
系材料でも２５０～３００ｍＡｈ／ｇ程度である。
【０００３】
一方、硫黄は理論容量が約１６７０ｍＡｈ／ｇと高く、高容量電極材料の有望な候補の一つである。しかしながら、硫黄単体はリチウムを含有していないので、負極にリチウム又はリチウムを含む合金等を用いなければならず、負極の選択幅が狭いという欠点がある。
【０００４】
これに対して、硫化リチウムはリチウムを含有しているので、負極に黒鉛やシリコン等の合金類を用いることができ、負極の選択幅が飛躍的に広がるとともに、金属リチウム使用によるデンドライト生成が引き起こす短絡等の危険性を回避できることから、低コスト且つ大容量の次世代リチウムイオン二次電池用の正極活物質として期待されている。しかしながら、硫化リチウムは、それ自体はイオン伝導性が低いため、硫化リチウムを正極活物質として使用するには、イオン伝導成分を含まれる必要がある。
【０００５】
これまでに、本発明者らは、硫化リチウムに対して、ＬｉＸ（Ｘ＝ハロゲンや硫酸イオン等の陰イオン）を所定のモル比で複合させた物質が、容量が高く高性能な正極材料であることを報告した（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０１６／０６３８７７号
【非特許文献】
【０００７】
T. Hakari, A. Hayashi, M. Tatsumisago, Adv. Sustainable Syst., 1, 1700017 (2017).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
実用化に向けては、より一層、簡便且つ低コストに合成が可能であり、高容量で長寿命な正極材料の開発が求められている。
【０００９】
本発明は、上記した従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、簡便且つ低コストに合成が可能であり、高容量で長寿命な正極材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、硫化リチウム及び亜硫酸リチウムを複合化することにより、簡便且つ低コストに合成が可能であるうえに、高容量で長寿命な正極材料となることを見出した。本発明は、このような知見に基づき、さらに研究を重ね、完成されたものである。即ち、本発明は、以下の構成を包含する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許