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公開番号2025008504
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023110731
出願日2023-07-05
発明の名称硫化物固体電解質粉末、固体電解質層及びリチウムイオン二次電池
出願人AGC株式会社
代理人弁理士法人栄光事務所
主分類H01B 1/06 20060101AFI20250109BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】粉末の粒度を保ちつつ、良好なリチウムイオン伝導率を示す硫化物固体電解質粉末の提供。
【解決手段】質量基準での含有量は、Al:50ppm未満、かつZr:50ppm未満を満たし、粒径D50は1μm未満である、硫化物固体電解質粉末。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
質量基準での含有量は、
Ａｌ：５０ｐｐｍ未満、かつ
Ｚｒ：５０ｐｐｍ未満を満たし、
粒径Ｄ５０は１μｍ未満である、硫化物固体電解質粉末。
続きを表示（約 390 文字）【請求項２】
ＢＥＴ比表面積から算出されるＢＥＴ径は０．１０～０．３０μｍである、請求項１に記載の硫化物固体電解質粉末。
【請求項３】
前記硫化物固体電解質粉末を構成する硫化物固体電解質は結晶相を有し、
前記結晶相は、アルジロダイト型の結晶構造を有する、請求項１に記載の硫化物固体電解質粉末。
【請求項４】
前記硫化物固体電解質粉末を構成する硫化物固体電解質はＬｉ
α
ＰＳ
β
（５．５≦α≦５．６、４．３≦β≦４．４）で表される組成を有する、請求項１に記載の硫化物固体電解質粉末。
【請求項５】
請求項１～４のいずれか１項に記載の硫化物固体電解質粉末を含む固体電解質層。
【請求項６】
請求項１～４のいずれか１項に記載の硫化物固体電解質粉末を含むリチウムイオン二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は硫化物固体電解質粉末、固体電解質層及びリチウムイオン二次電池に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、携帯電話やノート型パソコン等の携帯型電子機器に広く用いられている。
従来、リチウムイオン二次電池においては液体の電解質が使用されてきたが、安全性の向上や高速充放電が期待できる点から、固体電解質をリチウムイオン二次電池の電解質として用いるリチウムイオン全固体電池（以下、固体電池ともいう）が注目されている。
【０００３】
固体電解質は、硫化物固体電解質と酸化物固体電解質とに大別される。なかでも、硫化物固体電解質は、分極率の大きい硫化物イオンを含むため、高いイオン伝導性を示す。
硫化物固体電解質として、Ｌｉ
１０
ＧｅＰ
２
Ｓ
１２
等のＬＧＰＳ型の結晶や、Ｌｉ
６
ＰＳ
５
Ｃｌ等のアルジロダイト型の結晶、Ｌｉ
７
Ｐ
３
Ｓ
１１
結晶化ガラス等のＬＰＳ結晶化ガラス等が知られている。
【０００４】
固体電解質は液体の電解質に比べて正極や負極の内部への浸透性に劣る。そのため、電池性能の向上を目的として、粒径を小さくしたり、粒径の大きい粗粒をなくした固体電解質粉末とすることにより、活物質との界面をより多く形成している。
【０００５】
固体電解質粉末の粒径を小さくする技術として、例えば、得られた固体電解質やその粗粉砕物に対して、直径０．１～１ｍｍ程度の硬質ビーズを用いた湿式ビーズミルによって粉砕する方法がある。
【０００６】
ビーズの種類としては、ジルコニアビーズやアルミナビーズが挙げられるが、ジルコニアビーズは比重が大きいため、過粉砕が生じやすく、リチウムイオン伝導率の低下を引き起こしやすい。
これに対し、アルミナビーズはジルコニアビーズよりも比重が小さいため、粉砕後の固体電解質粉末の粒度を保ちやすいという特徴がある。実際に、特許文献１にはアルミナビーズを用いた湿式ビーズミルによって得られた固体電解質が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
国際公開第２０２０／１０５６０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これに対し、硫化物固体電解質を粉砕した硫化物固体電解質粉末について、リチウムイオン伝導率の更なる向上が求められている。
【０００９】
そこで本発明は、粉末の粒度を保ちつつ、良好なリチウムイオン伝導率を示す硫化物固体電解質粉末、並びに、該硫化物固体電解質粉末を含む固体電解質層及びリチウムイオン二次電池の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は鋭意検討の結果、硫化物固体電解質粉末の粒度を保つべくビーズミルを用いて粉砕すると、得られた硫化物固体電解質粉末中には、アルミナ（Ａｌ
２
Ｏ
３
）やジルコニア（ＺｒＯ
２
）のコンタミネーションが存在することが分かった。そして、さらなる検討の結果、上記コンタミネーションがリチウムイオン伝導率の低下の一因であることを見出した。すなわち、上記コンタミネーションにより、硫化物固体電解質粉末の連続性が阻害され、リチウムイオンの伝導パスが途切れることが、リチウムイオン伝導率低下の要因であると考えられる。
これに対し、硫化物固体電解質粉末中に含まれるＡｌ（アルミニウム）とＺｒ（ジルコニウム）の含有量を一定以下とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
（【００１１】以降は省略されています）

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