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公開番号2025067135
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2023176861
出願日2023-10-12
発明の名称固体電解質の製造方法及び固体電池の製造方法
出願人FDK株式会社
代理人弁理士法人扶桑国際特許事務所
主分類H01B 13/00 20060101AFI20250417BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高品質の固体電解質を実現する。
【解決手段】固体電解質の製造方法は、溶融状態の固体電解質材料を水に浸漬して急冷する工程(ステップS3)を含む。固体電解質の製造方法は更に、急冷された固体電解質材料を非水系液体に浸漬し、急冷された際に固体電解質材料に付着した水を非水系液体で置換する工程(ステップS4)を含む。これにより、水への浸漬による急冷後、非水系液体による置換を行わない場合に比べて、異相の生成が抑えられ、異相による固体電解質の品質劣化が抑えられる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
溶融状態の固体電解質材料を水に浸漬して急冷する工程と、
急冷された前記固体電解質材料を非水系液体に浸漬し、急冷された際に前記固体電解質材料に付着した前記水を前記非水系液体で置換する工程と、
を含む、固体電解質の製造方法。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記非水系液体は、ピクノメーター法で常温測定した時の前記固体電解質材料の飽和溶解度が２１ｍｇ／ｍＬ未満である、請求項１に記載の固体電解質の製造方法。
【請求項３】
急冷された前記固体電解質材料を前記非水系液体に浸漬することを複数回繰り返す、請求項１に記載の固体電解質の製造方法。
【請求項４】
前記固体電解質材料は、Ｌｉ
１＋ｘ
Ａｌ
ｘ
Ｇｅ
２－ｘ
Ｐ
３
Ｏ
１２
（０＜ｘ≦１）を含む、請求項１に記載の固体電解質の製造方法。
【請求項５】
前記固体電解質材料は、Ｌｉが化学量論比１＋ｘから０％超３０％未満の範囲で過剰に添加される、請求項４に記載の固体電解質の製造方法。
【請求項６】
前記固体電解質材料は、０．４≦ｘ≦０．６である、請求項４又は５に記載の固体電解質の製造方法。
【請求項７】
固体電解質を準備する工程と、
準備された前記固体電解質を用いた層を形成する工程と、
を含み、
前記固体電解質を準備する工程は、
前記固体電解質の溶融状態の固体電解質材料を水に浸漬して急冷する工程と、
急冷された前記固体電解質材料を非水系液体に浸漬し、急冷された際に前記固体電解質材料に付着した前記水を前記非水系液体で置換する工程と、
を含む、固体電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質の製造方法及び固体電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
固体電解質を用いたリチウムイオン電池等の固体電池が知られている。固体電解質の製造に関し、溶融した固体電解質材料を急冷してガラス化し、非晶質の固体電解質を得る技術が知られている。例えば、溶融した固体電解質材料を、金属等の板又はロールと接触させて急冷する方法（特許文献１－２）、氷水に投入して急冷する方法（特許文献３－５）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０１５－５０６０６３号公報
特開２０１７－１１９６１１号公報
特開２０１３－１５７１９５号公報
特開２０１０－２２５３９０号公報
特開２００９－１４０９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
溶融した固体電解質材料を金属等の板又はロールと接触させて急冷する方法では、接触した金属等からの異物が固体電解質に混入し、その品質に影響を及ぼす恐れがある。また、溶融した固体電解質材料を氷水に投入して急冷する方法では、固体電解質の品質が水分により劣化し、固体電池に用いた時のイオン伝導性に影響を及ぼす恐れがある。
【０００５】
１つの側面では、本発明は、高品質の固体電解質を実現することを目的とする。また、別の側面では、本発明は、高品質の固体電解質を用いた固体電池を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、溶融状態の固体電解質材料を水に浸漬して急冷する工程と、急冷された前記固体電解質材料を非水系液体に浸漬し、急冷された際に前記固体電解質材料に付着した前記水を前記非水系液体で置換する工程と、を含む、固体電解質の製造方法が提供される。
【０００７】
また、別の態様では、固体電解質を準備する工程と、準備された前記固体電解質を用いた層を形成する工程と、を含み、前記固体電解質を準備する工程は、前記固体電解質の溶融状態の固体電解質材料を水に浸漬して急冷する工程と、急冷された前記固体電解質材料を非水系液体に浸漬し、急冷された際に前記固体電解質材料に付着した前記水を前記非水系液体で置換する工程と、を含む、固体電池の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
１つの側面では、高品質の固体電解質を実現することが可能になる。また、別の側面では、高品質の固体電解質を用いた固体電池を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
固体電解質の製造方法の一例について説明する図である。
固体電解質のＸ線回折測定結果の例を示す図である。
固体電池の一例について説明する図である。
Ｌｉ添加量を変化させたＬＡＧＰについて得られたイオン伝導度測定結果の一例を示す図である。
Ｌｉ添加量を変化させたＬＡＧＰについて得られたＸ線回折測定結果の一例を示す図である。
Ａｌ置換比を変化させたＬｉ添加量２０％のＬＡＧＰについて得られたイオン伝導度測定結果の一例を示す図である。
Ａｌ置換比を変化させたＬｉ添加量２０％のＬＡＧＰについて得られたＸ線回折測定結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は固体電解質の製造方法の一例について説明する図である。
まず、固体電解質材料を準備する（ステップＳ１）。例えば、固体電解質としてＬｉ
１＋ｘ
Ａｌ
ｘ
Ｇｅ
２－ｘ
Ｐ
３
Ｏ
１２
（０＜ｘ≦１、「ＬＡＧＰ」とも言う）を製造する場合には、その構成元素であるＬｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｐ及びＯが所定の化学量論比となるように、ＬＡＧＰの原材料であるＬｉ
２
ＣＯ
３
、γ－Ａｌ
２
Ｏ
３
、ＧｅＯ
２
及びＮＨ
４
Ｈ
２
ＰＯ
４
を混合したものを、固体電解質材料として準備する。一例として、Ｌｉ
１＋ｘ
Ａｌ
ｘ
Ｇｅ
２－ｘ
Ｐ
３
Ｏ
１２
においてｘ＝０．５となるように、即ち、Ｌｉ
１．５
Ａｌ
０．５
Ｇｅ
１．５
Ｐ
３
Ｏ
１２
の化学量論比となるように、原材料のＬｉ
２
ＣＯ
３
、γ－Ａｌ
２
Ｏ
３
、ＧｅＯ
２
及びＮＨ
４
Ｈ
２
ＰＯ
４
を混合し、固体電解質材料を準備する。
（【００１１】以降は省略されています）

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