特許ウォッチ

公開番号2025068067
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2025025316,2023503837
出願日2025-02-19,2022-02-28
発明の名称固体電解質並びにそれを含む電極合剤及び電池
出願人三井金属鉱業株式会社
代理人弁理士法人翔和国際特許事務所
主分類H01B 1/06 20060101AFI20250417BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】より優れたイオン伝導性を有する固体電解質を提供すること。
【解決手段】固体電解質は、リチウム(Li)元素、リン(P)元素、硫黄(S)元素及びX元素(Xは塩素(Cl)元素、臭素(Br)元素及びヨウ素(I)元素から選択される少なくとも一種の元素である。)を含む。固体電解質は、X線光電子分光法による表面分析においてフッ素(F)元素に帰属するピークを有する。X線光電子分光法によってLi1s、C1s、O1s、F1s、P2p、S2p、Cl2p及びBr3dの合計量を100%として算出したF1sの定量値(Atom%)とP2pの定量値(Atom%)の比(F1sの定量値/P2pの定量値)が0.01以上0.34以下であることが好適である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
リチウム（Ｌｉ）元素、リン（Ｐ）元素、硫黄（Ｓ）元素及びＸ元素（Ｘは塩素（Ｃｌ）元素、臭素（Ｂｒ）元素及びヨウ素（Ｉ）元素から選択される少なくとも一種の元素である。）を含む固体電解質であって、
Ｘ線光電子分光法による表面分析においてフッ素（Ｆ）元素に帰属するピークを有し、
前記固体電解質に含まれるフッ素の量が、前記固体電解質全量に対して０．１原子量％以上５原子量％以下である、固体電解質。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
フッ化物の溶媒を含む、請求項１に記載の固体電解質。
【請求項３】
Ｘ線光電子分光法によってＬｉ１ｓ、Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓ、Ｆ１ｓ、Ｐ２ｐ、Ｓ２ｐ、Ｃｌ２ｐ及びＢｒ３ｄの合計量を１００％として算出したＦ１ｓの定量値（Ａｔｏｍ％）とＰ２ｐの定量値（Ａｔｏｍ％）の比（Ｆ１ｓの定量値／Ｐ２ｐの定量値）が０．０１以上０．３４以下である、請求項１又は２に記載の固体電解質。
【請求項４】
アルジロダイト型結晶構造を有する結晶相を含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の固体電解質。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の固体電解質と、活物質とを含む電極合剤。
【請求項６】
正極層と、負極層と、前記正極層及び前記負極層の間の固体電解質層とを有する電池であって、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の固体電解質を含有する、電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は固体電解質に関する。また本発明は、固体電解質を含む電極合剤及び電池に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、多くの液系電池に用いられている電解液の代わりとして、固体電解質が注目されている。固体電解質を用いた固体電池は、可燃性の有機溶媒を使用した液系電池に比べて安全性が高く、更に高エネルギー密度を兼ね備えた電池として実用化が期待されている。
【０００３】
固体電解質に関する従来の技術としては例えば特許文献１に記載のものが知られている。このような固体電解質に関しては、近年、一層優れた性能を得るための研究が盛んである。例えば、イオン伝導性が高い固体電解質について様々な検討がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
ＵＳ２０１６／１５６０６４Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、より優れたイオン伝導性を有する固体電解質を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、リチウム（Ｌｉ）元素、リン（Ｐ）元素、硫黄（Ｓ）元素及びＸ元素（Ｘは塩素（Ｃｌ）元素、臭素（Ｂｒ）元素及びヨウ素（Ｉ）元素から選択される少なくとも一種の元素である。）を含み、
Ｘ線光電子分光法による表面分析においてフッ素（Ｆ）元素に帰属するピークを有する、固体電解質を提供するものである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。本発明の固体電解質は、少なくともリチウム（Ｌｉ）元素、リン（Ｐ）元素、硫黄（Ｓ）元素、Ｘ元素を含有するものである。
【０００８】
本発明の固体電解質に含まれるＸ元素はハロゲン元素であり、更に詳しくは塩素（Ｃｌ）元素、臭素（Ｂｒ）元素及びヨウ素（Ｉ）元素から選択される少なくとも一種の元素が用いられる。Ｘ元素は、これらの元素のうちの１種であってもよく、あるいは２種以上の組み合わせであってもよい。
本発明の固体電解質のリチウムイオン伝導性を高める観点から、固体電解質は、Ｘ元素として少なくともＣｌ元素又はＢｒ元素を含有することが好ましく、Ｂｒ元素及びＣｌ元素を含有することが更に好ましい。
【０００９】
上述した元素を含有する本発明の固体電解質は結晶性化合物であり得る。あるいは本発明の固体電解質はガラス質の化合物であり得る。結晶性化合物とは、Ｘ線回折法（以下「ＸＲＤ」ともいう。）による測定を行った場合に、結晶相に起因する回折ピークが観察される物質のことである。
【００１０】
上述した元素を含有する本発明の固体電解質は、組成式Ｌｉ
ａ
ＰＳ
ｂ
Ｘ
ｃ
（Ｘは少なくとも一種のハロゲン元素である。ａは３．０以上６．０以下の数を表す。ｂは３．５以上４．８以下の数を表す。ｃは０．１以上３．０以下の数を表す。）で表される化合物を含有することが、固体電解質のリチウムイオン伝導性を高める観点から好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許