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公開番号2025059928
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023170336
出願日2023-09-29
発明の名称カルコゲニド含有化合物、固体電解質、正極材、誘電体、及び電池
出願人住友化学株式会社,国立大学法人京都大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C01G 9/00 20060101AFI20250403BHJP(無機化学)
要約【課題】
耐熱性の高い化合物を提供すること。
【解決手段】
下記組成式(1)で表される、化合物。
A_xM_yM² _zCh₄X・・・(1)
(式(1)中、Aは、アルカリ金属、及びAgからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、MはZn、Mn及びFeからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、ChはO、S、Se、及びTeからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、M²は、A及びM以外の金属元素であり、Xは、F、Cl、Br、I、OH、SH、BF₄、及びBH₄からなる群から選択される少なくとも1種であり、3≦x≦5.5、1.5≦y≦2.5、0≦z≦1.0である。)
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
下記組成式（１）で表される、化合物。
Ａ
ｘ
Ｍ
ｙ
Ｍ
２
ｚ
Ｃｈ
４
Ｘ・・・（１）
（式（１）中、Ａは、アルカリ金属、及びＡｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、ＭはＺｎ、Ｍｎ及びＦｅからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、ＣｈはＯ、Ｓ、Ｓｅ、及びＴｅからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｍ
２
は、Ａ及びＭ以外の金属元素であり、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＯＨ、ＳＨ、ＢＦ
４
、及びＢＨ
４
からなる群から選択される少なくとも１種であり、３≦ｘ≦５．５、１．５≦ｙ≦２．５、０≦ｚ≦１．０である。）
続きを表示（約 420 文字）【請求項２】
結晶構造内にアルカリ金属イオンを中心とした八面体構造が連なる１次元鎖と、金属イオンを中心とした四面体構造が連なる１次元鎖とを有し、
前記八面体構造が連なる１次元鎖と、前記四面体構造が連なる１次元鎖とが交互に配列している、請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
正方晶、又は直方晶の結晶構造を有する、請求項１又は２に記載の化合物。
【請求項４】
空間群がＩ４ｍｍ、Ｉ４／ｍｍｍ又はＰ２
１
ａｂに帰属される結晶構造を有する、請求項１又は２に記載の化合物。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の化合物を含有する、固体電解質。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の化合物を含有する正極材。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の化合物を含有する、誘電体。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の化合物を含有する電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、カルコゲニド含有化合物、固体電解質、正極材、誘電体、及び電池に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池等の電気化学デバイスに使用される電解質として、固体電解質が注目されている（特許文献１及び２）。固体電解質は、従来の電解液と比較して、高温耐久性、高電圧耐性等に優れるため、安全性、高容量化、急速充放電、パックエネルギー密度などの電池の性能の向上に有用であると考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２０／２２０６９７号
国際公開第２０２１／０２４７８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、電池は高温環境での動作が必要な場合があり、電解質、電極等、電池の各部材の耐熱性についてより高いものが求められている。また、同様に、キャパシタ等の電子デバイスについても耐熱性が求められている。このような事情に鑑みて、より耐熱性の高い材料についての需要は大きい。
【０００５】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、耐熱性の高い化合物を提供することを目的とする。また、本開示は、そのような化合物を含有する固体電解質、正極材、誘電体、及び電池を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は以下の例示的実施形態を含む。
［１］
下記組成式（１）で表される、化合物。
Ａ
ｘ
Ｍ
ｙ
Ｍ
２
ｚ
Ｃｈ
４
Ｘ・・・（１）
（式（１）中、Ａは、アルカリ金属、及びＡｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、ＭはＺｎ、Ｍｎ及びＦｅからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、ＣｈはＯ、Ｓ、Ｓｅ、及びＴｅからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｍ
２
は、Ａ及びＭ以外の金属元素であり、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＯＨ、ＳＨ、ＢＦ
４
、及びＢＨ
４
からなる群から選択される少なくとも１種であり、３≦ｘ≦５．５、１．５≦ｙ≦２．５、０≦ｚ≦１．０である。）
［２］
結晶構造内にアルカリ金属イオンを中心とした八面体構造が連なる１次元鎖と、金属イオンを中心とした四面体構造が連なる１次元鎖とを有し、
前記八面体構造が連なる１次元鎖と、前記四面体構造が連なる１次元鎖とが交互に配列している、［１］の化合物。
［３］
正方晶、又は直方晶の結晶構造を有する、［１］又は［２］の化合物。
［４］
空間群がＩ４ｍｍ、Ｉ４／ｍｍｍ又はＰ２
１
ａｂに帰属される結晶構造を有する、［１］～［３］のいずれか一つの化合物。
［５］
［１］～［４］のいずれか一つの化合物を含有する、固体電解質。
［６］
［１］～［４］のいずれか一つの化合物を含有する正極材。
［７］
［１］～［４］のいずれか一つの化合物を含有する、誘電体。
［８］
［１］～［４］のいずれか一つの化合物を含有する電池。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、耐熱性の高い化合物を提供することができる。また、本開示によれば、そのような化合物を含有する固体電解質、正極材、誘電体、及び電池を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施例１～３の粉末Ｘ線回折パターンを示す図である。
図２は、実施例４及び５の粉末Ｘ線回折パターンを示す図である。
図３は、実施例１のカルコゲニド含有化合物の結晶構造をｃ軸に垂直な方向から見た図である。
図４は、実施例１のカルコゲニド含有化合物の結晶構造をａ軸に沿った方向から見た図である。
図５は、実施例１のカルコゲニド含有化合物の結晶構造をｃ軸に沿った方向から見た図である。
図６は、実施例５のカルコゲニド含有物質について得られたアレーニウスプロットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施形態の化合物は、下記組成式（１）で表される化合物（以下、カルコゲニド含有化合物とも呼ぶ。）である。
Ａ
ｘ
Ｍ
ｙ
Ｍ
２
ｚ
Ｃｈ
４
Ｘ・・・（１）
（式（１）中、Ａは、アルカリ金属、及びＡｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、ＭはＺｎ、Ｍｎ及びＦｅからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、ＣｈはＯ、Ｓ、Ｓｅ、及びＴｅからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｍ
２
は、Ａ及びＭ以外の金属元素であり、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＯＨ、ＳＨ、ＢＦ
４
、及びＢＨ
４
からなる群から選択される少なくとも１種であり、３≦ｘ≦５．５、１．５≦ｙ≦２．５、０≦ｚ≦１．０である。）
【００１０】
Ａは、Ｌｉ、Ｎａ及びＡｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含んでいてよく、Ｌｉ、及びＮａの少なくとも一方を含んでいてよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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