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公開番号2025054919
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-08
出願番号2023164153
出願日2023-09-27
発明の名称固体電解質材料及び全固体電池
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01B 1/08 20060101AFI20250401BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】初期充放電効率の高い全固体電池を提供することを目的とする。
【解決手段】この固体電解質材料は、LiとZrとXとOとPを含み、Xは、F、Cl、Br及びIからなる群から選択される1種以上の元素であり、PのZrに対するモル比が、0.05以上1.50以下であり、XのZrに対するモル比が、5.0以上10.0以下であり、XのPに対するモル比が、5.0超100.0未満であり、OのPに対するモル比が、0.5以上2.9以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＬｉとＺｒとＸとＯとＰを含み、
Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択される１種以上の元素であり、
ＰのＺｒに対するモル比が、０．０５以上１．５０以下であり、
ＸのＺｒに対するモル比が、５．０以上１０．０以下であり、
ＸのＰに対するモル比が、５．０超１００．０未満であり、
ＯのＰに対するモル比が、０．５以上２．９未満である、固体電解質材料。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
ＯのＰに対するモル比が、０．５以上２．８未満である、請求項１に記載の固体電解質材料。
【請求項３】
ＰのＺｒに対するモル比が、０．３１以上１．３以下である、請求項１に記載の固体電解質材料。
【請求項４】
ＸのＺｒに対するモル比が、５．５以上８．０以下である、請求項１に記載の固体電解質材料。
【請求項５】
ＸのＰに対するモル比が、５．１以上５０．０未満である、請求項１に記載の固体電解質材料。
【請求項６】
Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定で得られるＸ線回折パターンが、回折角２８°以上３５°以下の範囲に、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、回折角２９．５°±０．５°の範囲で回折強度が最大となるピークであり、
前記第２ピークは、回折角３１．９°±０．５°の範囲で回折強度が最大となるピークであり、
前記第３ピークは、回折角３４．６°±０．５°の範囲で回折強度が最大となるピークであり、
前記第２ピークの回折強度を前記第１ピークの回折強度で割った第１強度比と、前記第２ピークの回折強度を前記第３ピークの回折強度で割った第２強度比と、がいずれも、２未満である、請求項１に記載の固体電解質材料。
【請求項７】
添加元素としてＧをさらに含み、
Ｇは、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｓｃ、Ｙｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗからなる群から選択されるいずれか１種以上の元素であり、
ＧのＺｒに対するモル比が、０．５以下である、請求項１に記載の固体電解質材料。
【請求項８】
添加元素としてＡｌをさらに含み、
ＡｌのＺｒに対するモル比が、１．６以下である、請求項１に記載の固体電解質材料。
【請求項９】
リン化合物をさらに有し、
前記リン化合物は、ＰとＯの合計モル比率が９０％以上であり、
前記リン化合物は、ＯのＰに対するモル比が、０．５以上３．０未満である、請求項１に記載の固体電解質材料。
【請求項１０】
前記リン化合物は、Ｐ
２
Ｏ
５
を含む、請求項９に記載の固体電解質材料。
（【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、固体電解質材料及び全固体電池に関する。
続きを表示（約 1,100 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全固体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及び特許文献２には、所定の組成の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及び特許文献４には、Ｐを含むハライド系固体電解質が開示されている。特許文献３及び特許文献４には、イオン電導度を高めるために、固体電解質材料の組成比を所定の範囲とすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２１／０２４７８３号
国際公開第２０２１／２６１５５８号
特開２００６－１５６２８４号公報
国際公開第２０２２／０９１５６５号
【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、固体電解質は、イオン電導度に優れるだけでは足りない。例えば、全固体電池の初期充放電効率を高めるためには、固体電解質の耐還元性が高く、安定性が高いことが求められる。
【０００６】
本開示は上記問題に鑑みてなされたものであり、初期充放電効率の高い固体電解質材料及び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材料は、ＬｉとＺｒとＸとＯとＰを含む。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択される１種以上の元素である。ＰのＺｒに対するモル比は、０．０５以上１．５０以下である。ＸのＺｒに対するモル比は、５．０以上１０．０以下である。ＸのＰに対するモル比は、５．０超１００．０未満である。ＯのＰに対するモル比は、０．５以上２．９未満である。
【０００９】
（２）上記態様にかかる固体電解質材料において、ＯのＰに対するモル比が、０．５以上２．８未満でもよい。
【００１０】
（３）上記態様にかかる固体電解質材料において、ＰのＺｒに対するモル比が、０．３１以上１．３以下でもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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