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公開番号2025078044
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-19
出願番号2024192365
出願日2024-10-31
発明の名称ガーネット型結晶および前駆体溶液
出願人セイコーエプソン株式会社,国立大学法人信州大学
代理人個人,個人,個人
主分類C01G 35/00 20060101AFI20250512BHJP(無機化学)
要約【課題】バルクのリチウムイオン伝導率に優れるとともに、粒界抵抗が十分に低い固体電解質の成形体を得ることが可能なガーネット型結晶を提供すること、バルクのリチウムイオン伝導率に優れるとともに、十分に低い焼成温度で、粒界抵抗が十分に低い固体電解質の成形体の製造に好適に用いることができる前駆体溶液を提供すること。
【解決手段】本発明のガーネット型結晶は、Li、La、ZrおよびOを含むガーネット型結晶であって、さらに、構成元素として、Ce、Nb、SbおよびTaを含んでいる。ガーネット型結晶は、さらに、構成元素として、Snを含むことが好ましい。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
Ｌｉ、Ｌａ、ＺｒおよびＯを含むガーネット型結晶であって、
さらに、構成元素として、Ｃｅ、Ｎｂ、ＳｂおよびＴａを含んでいる、ガーネット型結晶。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
下記組成式（１）で示される、請求項１に記載のガーネット型結晶。
Ｌｉ
７－３ｘ
Ｌａ
３
（Ｚｒ
２－４ｘ
Ｃｅ
ｘ
Ｎｂ
ｘ
Ｓｂ
ｘ
Ｔａ
ｘ
）Ｏ
１２
・・・（１）
（組成式（１）中、ｘは、０．１０≦ｘ＜０．３０を満たす。）
【請求項３】
さらに、構成元素として、Ｓｎを含む、請求項１に記載のガーネット型結晶。
【請求項４】
下記組成式（２）で示される、請求項３に記載のガーネット型結晶。
Ｌｉ
７－３ｘ
Ｌａ
３
（Ｚｒ
２－５ｘ
Ｃｅ
ｘ
Ｎｂ
ｘ
Ｓｂ
ｘ
Ｔａ
ｘ
Ｓｎ
ｘ
）Ｏ
１２
・・・（２）
（組成式（２）中、ｘは、０．１０≦ｘ＜０．３０を満たす。）
【請求項５】
Ｌｉ、Ｌａ、ＺｒおよびＯを含むガーネット型結晶の製造に用いられる前駆体溶液であって、
有機溶媒と、
Ｌｉ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｎｂ、ＳｂおよびＴａの各金属元素とを含んでいる、前駆体溶液。
【請求項６】
ｘが、０．１０≦ｘ＜０．３０を満たす数であり、ｙが、１．０５≦ｙ≦１．４０を満たす数であるとしたとき、前記前駆体溶液中における、Ｌｉ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｎｂ、ＳｂおよびＴａの含有率の比率が、モル比で、（７－３ｘ）ｙ：３：（２－４ｘ）：ｘ：ｘ：ｘ：ｘである、請求項５に記載の前駆体溶液。
【請求項７】
さらに、前記金属元素として、Ｓｎを含む、請求項５に記載の前駆体溶液。
【請求項８】
ｘが、０．１０≦ｘ＜０．３０を満たす数であり、ｙが、１．０５≦ｙ≦１．４０を満たす数であるとしたとき、前記前駆体溶液中における、Ｌｉ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｓｂ、ＴａおよびＳｎの含有率の比率が、モル比で、（７－３ｘ）ｙ：３：（２－５ｘ）：ｘ：ｘ：ｘ：ｘ：ｘである、請求項７に記載の前駆体溶液。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガーネット型結晶および前駆体溶液に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
携帯型情報機器をはじめとする多くの電気機器の電源として、リチウムイオン電池（一次電池および二次電池を含む）が利用されている。中でも、高エネルギー密度と安全性を両立したリチウムイオン電池として、正・負極間のリチウムの伝導に固体電解質を用いた全固体型リチウムイオン電池が提案されている。
【０００３】
固体電解質は、有機電解液を用いることなくリチウムイオンを伝導することができ、電解液漏れや駆動発熱による電解液の揮発等が生じないため、安全性が高い材料として注目されている。
【０００４】
このような全固体型リチウムイオン電池に用いられる固体電解質として、リチウムイオン伝導性が高く、絶縁性に優れ、また化学的安定性の高い酸化物系の固体電解質が広く知られている。このような酸化物として、ジルコン酸ランタンリチウム系のガーネット型結晶が特筆すべき高いリチウムイオン伝導率を有しており、電池への適用が期待されている。
【０００５】
このような固体電解質が粒子状をなす固体電解質粒子である場合、圧縮成形することにより所望の形状に合わせて成形されることが多い。しかし、固体電解質粒子は、非常に硬いため、得られる成形品では固体電解質粒子同士の接触が不十分で粒界抵抗が高くなり、リチウムイオン伝導度が低くなりやすい。
【０００６】
そこで、比較的低温での焼結でも粒界抵抗を低くすることができ、リチウムイオン伝導度が高い固体電解質を得る目的で、組成式Ｌｉ
７－ｙ
Ｌａ
３
（Ｚｒ
２－ｘ－ｙ
Ｓｎ
ｘ
Ｍ
ｙ
）Ｏ
１２
で表わされる、ガーネット型の固体電解質（ただし、前記Ｍは、Ｔａ、Ｓｂ、Ｎｂの中から選ばれる１種以上の金属元素であって、０．１≦ｘ＜０．５、０．１≦ｙ≦０．７を満たす。）が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２０－１３６２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、高いリチウムイオン伝導度と低い界面抵抗とをさらに高いレベルで両立した固体電解質が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の適用例に係るガーネット型結晶は、Ｌｉ、Ｌａ、ＺｒおよびＯを含むガーネット型結晶であって、
さらに、構成元素として、Ｃｅ、Ｎｂ、ＳｂおよびＴａを含んでいる。
【００１０】
また、本発明の適用例に係る前駆体溶液は、Ｌｉ、Ｌａ、ＺｒおよびＯを含むガーネット型結晶の製造に用いられる前駆体溶液であって、
有機溶媒と、
Ｌｉ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｎｂ、ＳｂおよびＴａの各金属元素とを含んでいる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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