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公開番号2025069111
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-30
出願番号2024182212
出願日2024-10-17
発明の名称硫化物固体電解質、硫化物固体電解質の製造方法、蓄電素子用正極及び蓄電素子
出願人株式会社GSユアサ
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01B 1/06 20060101AFI20250422BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】耐酸化性の高い硫化物固体電解質、このような硫化物固体電解質の製造方法、並びにこのような硫化物固体電解質を用いた蓄電素子用正極及び蓄電素子を提供する。
【解決手段】硫化物固体電解質は、結晶構造を有し、リチウム元素、ナトリウム元素及びカリウム元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素Aと、リン元素と、アルミニウム元素及びホウ素元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素Mと、窒素元素と、少なくとも1種のハロゲン元素とを含有し、上記リン元素の含有量に対する上記元素Aの含有量のモル比(A/P)が3.74未満であり、上記リン元素の含有量に対する上記窒素元素の含有量のモル比(N/P)が0.33未満である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
結晶構造を有し、
リチウム元素、ナトリウム元素及びカリウム元素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素Ａと、
リン元素と、
アルミニウム元素及びホウ素元素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素Ｍと、
窒素元素と、
少なくとも１種のハロゲン元素と
を含有し、
上記リン元素の含有量に対する上記元素Ａの含有量のモル比（Ａ／Ｐ）が３．７４未満であり、
上記リン元素の含有量に対する上記窒素元素の含有量のモル比（Ｎ／Ｐ）が０．３３未満である硫化物固体電解質。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
上記元素Ｍがアルミニウム元素を含む、請求項１に記載の硫化物固体電解質。
【請求項３】
上記ハロゲン元素が臭素元素又はヨウ素元素を含む、請求項１又は請求項２に記載の硫化物固体電解質。
【請求項４】
下記式（１）で表される、請求項１又は請求項２に記載の硫化物固体電解質。
Ａ
ａ
ＰＭ
ｂ
Ｓ
ｃ
Ｎ
ｄ
Ｘ
ｅ
Ｙ
ｆ
・・・（１）
上記式（１）中、Ａは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫからなる群より選ばれる少なくとも１種である。Ｍは、Ａｌ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群より選ばれる少なくとも１種である。Ｙは、Ａ、Ｐ、Ｓ、Ｍ、Ｎ及びＸ以外の少なくとも１種の元素である。ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆは、それぞれ、２≦ａ＜３．７４、０．０１≦ｂ≦１、２≦ｃ≦６、０．０１≦ｄ＜０．３３、０．０１≦ｅ≦１及び０≦ｆ≦１を満たす。
【請求項５】
リチウム元素、ナトリウム元素及びカリウム元素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素Ａと、リン元素と、アルミニウム元素及びホウ素元素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素Ｍと、窒素元素と、少なくとも１種のハロゲン元素とを含有し、上記リン元素の含有量に対する上記元素Ａの含有量のモル比（Ａ／Ｐ）が３．７４未満であり、上記リン元素の含有量に対する上記窒素元素の含有量のモル比（Ｎ／Ｐ）が０．３３未満である組成物を処理することを備える、硫化物固体電解質の製造方法。
【請求項６】
上記組成物がＡ
α
Ｍ
β
Ｎで表される化合物（但し、Ａは、上記元素Ａである。Ｍは、上記元素Ｍである。α及びβは、元素Ｍの種類に応じて、化学量論比を与える数値である）を含む、請求項５に記載の硫化物固体電解質の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の硫化物固体電解質の製造方法によって製造された硫化物固体電解質。
【請求項８】
請求項１又は請求項２に記載の硫化物固体電解質を含有する蓄電素子用正極。
【請求項９】
請求項１又は請求項２に記載の硫化物固体電解質を含有する蓄電素子。

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、硫化物固体電解質の製造方法、蓄電素子用正極及び蓄電素子に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。上記リチウムイオン二次電池は、一般的には、セパレータで電気的に隔離された一対の電極と、この電極間に介在する非水電解質とを有し、両電極間でリチウムイオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、リチウムイオン二次電池以外の蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタも広く普及している。
【０００３】
近年、非水電解質として、有機溶媒等の液体に電解質塩が溶解された非水電解液に替えて、硫化物固体電解質等の固体電解質を用いる蓄電素子が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、結晶構造を有し、構成元素として、１種又は２種以上の２価元素Ａと、１種又は２種以上のハロゲン元素Ｘと、窒素元素とを含有し、上記２価元素Ａ及び上記ハロゲン元素Ｘは、これらの元素からなる化合物Ａ
０．５
Ｘの水和エネルギーがＬｉＩの水和エネルギーよりも大きい組み合わせである硫化物固体電解質が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０２０／０４５６３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、硫化物固体電解質が窒素元素を含むことにより、可逆性の低い水和反応を抑制することができることが記載されている。しかし、本発明者等は、硫化物固体電解質が窒素元素を含有することによって、耐酸化性が低くなる場合があることを知得した。
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、耐酸化性の高い硫化物固体電解質、このような硫化物固体電解質の製造方法、並びにこのような硫化物固体電解質を用いた蓄電素子用正極及び蓄電素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面に係る硫化物固体電解質は、結晶構造を有し、リチウム元素、ナトリウム元素及びカリウム元素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素Ａと、リン元素と、アルミニウム元素及びホウ素元素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素Ｍと、窒素元素と、少なくとも１種のハロゲン元素とを含有し、上記リン元素の含有量に対する上記元素Ａの含有量のモル比（Ａ／Ｐ）が３．７４未満であり、上記リン元素の含有量に対する上記窒素元素の含有量のモル比（Ｎ／Ｐ）が０．３３未満である。
【０００９】
本発明の他の一側面に係る硫化物固体電解質の製造方法は、リチウム元素、ナトリウム元素及びカリウム元素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素Ａと、リン元素と、アルミニウム元素及びホウ素元素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素Ｍと、窒素元素と、少なくとも１種のハロゲン元素とを含有し、上記リン元素の含有量に対する上記元素Ａの含有量のモル比（Ａ／Ｐ）が３．７４未満であり、上記リン元素の含有量に対する上記窒素元素の含有量のモル比（Ｎ／Ｐ）が０．３３未満である組成物を処理することを備える。
【００１０】
本発明の他の一側面に係る硫化物固体電解質は、本発明の他の一側面に係る硫化物固体電解質の製造方法によって製造される。
（【００１１】以降は省略されています）

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