CN112840412B - 固体电解质和使用它的电池 - Google Patents
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Abstract
本公开提供具有高的锂离子传导性的固体电解质。本公开的固体电解质包含Li、M和X。M包含选自Gd、Tb和Sm中的至少一种元素。X是选自Cl、Br和I中的至少一种元素。
Description
技术领域
本公开涉及固体电解质和使用它的电池。
背景技术
专利文献1公开了一种由组成式Li6-3zYzX6(0＜z＜2、X＝Cl或Br)表示的固体电解质。
专利文献2公开了Li3InBr6和Li3InBr3Cl3。
在先技术文献
专利文献1：国际公开第2018/025582号
专利文献2：日本特许第5108205号公报
发明内容
发明要解决的课题
本公开的目的是提供一种具有高的锂离子传导率的固体电解质。
用于解决课题的手段
本公开的固体电解质包含Li、M和X，M包含选自Gd、Tb和Sm中的至少一种元素，并且X是选自Cl、Br和I中的至少一种元素。
发明的效果
本公开提供具有高的锂离子传导率的固体电解质。
附图说明
图1表示第2实施方式的电池10的剖视图。
图2表示用于评价固体电解质的离子传导率的加压成型模具20的示意图。
图3是表示实施例A1的固体电解质的阻抗测定结果的Cole-Cole线图的图表。
图4是表示实施例A1和A11的固体电解质的X射线衍射图的图表。
图5是表示实施例A1的固体电解质的循环伏安的测定结果的图表。
图6是表示实施例A1的二次电池的初期放电特性的图表。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。
以下，对电池所使用的固体电解质进行说明，但本公开的固体电解质的用途不限定于电池。本公开的固体电解质例如也可以用于离子浓度传感器之类的电化学装置。
(第1实施方式)
第1实施方式的固体电解质包含Li、M和X。M包含选自Gd、Tb和Sm中的至少一种元素。X是选自Cl、Br和I中的至少一种元素。第1实施方式的固体电解质具有高的锂离子传导率。
第1实施方式的固体电解质用于得到充放电特性优异的电池。该电池的例子有全固体二次电池。
第1实施方式的固体电解质优选不含硫。不含硫的固体电解质即使暴露于大气中也不会产生硫化氢，因此安全性优异。这样的固体电解质可用于得到安全性优异的电池。
为了提高固体电解质的离子传导性，第1实施方式的固体电解质可以实质由Li、M和X构成。在此，“第1实施方式的固体电解质实质由Li、M和X构成”是指Li、M和X的物质量相对于构成第1实施方式的固体电解质的全部元素的合计物质量的摩尔比为90％以上。作为一例，该摩尔比可以为95％以上。第1实施方式中的固体电解质也可以仅由Li、M和X构成。
第1实施方式的固体电解质可以含有不可避免混入的元素。该元素的例子有氢、氮或氧。这样的元素可存在于用于制造或保管固体电解质材料的原料粉或固体电解质材料的气氛中。
为了提高固体电解质的离子传导性，M可以包含除了Gd、Tb和Sm以外的金属元素。除了Gd、Tb和Sm以外的金属元素的例子有Y(即、钇)。
X可以是选自Cl、Br和I中的至少两种元素。这样的固体电解质具有更高的锂离子传导率。在固体电解质包含两种以上离子半径不同的阴离子的情况下，会发生晶格的应变或结合能的降低。该晶格的应变或结合能的降低可提高锂离子传导率。
随着X的电负性变高，固体电解质具有更高的耐还原性。因此，在X包含两种以上元素的情况下，固体电解质具有高的离子传导率和高的耐还原性这两者。
第1实施方式的固体电解质可以是由以下组成式(1)表示的化合物。
Li3-3δM1+δClxBryIz…式(1)
其中，满足以下式子：
-1＜δ＜1、0≤x≤6、0≤y≤6、0≤z≤6、和x+y+z＝6。
由组成式(1)表示的固体电解质具有高的锂离子传导率。
为了进一步提高固体电解质的还原耐性，可以满足式子：0＜x≤6。即、X可以包含Cl。
为了进一步提高固体电解质的离子传导性，可以满足式子：0＜z≤6。即、X可以包含I。
为了提高固体电解质的离子传导性和耐还原性这两者，可以满足式子：0＜x≤6和0＜z≤6。即、X可以包含Cl和I。
为了提高固体电解质的离子传导性，可以满足式子：0＜y+z≤6。即、X可以包含选自Br和I中的至少一种元素。
为了提高固体电解质的还原耐性和离子传导性这两者，可以满足式子：0＜x≤6和0＜y+z≤6。即、X可以是选自Br和I中的至少一种元素以及Cl。
为了提高固体电解质的离子传导性，可以满足式子：x＝0。即、X可以是选自Br和I中的至少一种元素。
为了进一步提高固体电解质的离子传导性，可以设为：M包含Gd，并且满足式子：z＝0和2≤x≤4。
为了进一步提高固体电解质的离子传导性，可以设为：M包含Tb，并且满足式子：z＝0和x＜y。
为了进一步提高固体电解质的离子传导性，可以设为：M包含Sm，并且满足式子：0≤x＜6、0≤y＜6、和0≤z＜6。
组成式(1)中，δ表示来自化学计量比的Li欠缺量。为了提高固体电解质的离子传导性，可以满足式子：-0.5≤δ≤0.5。
为了进一步提高固体电解质的离子传导性，可以满足式子：-0.1≤δ≤0.25。
第1实施方式的固体电解质可以是结晶质，或者也可以是非晶质。从锂离子传导性的观点出发，第1实施方式中的固体电解质优选为结晶质。
对于第1实施方式的固体电解质材料的形状没有限定。第1实施方式的固体电解质的形状的例子有针状、球状或椭圆球状。第1实施方式的固体电解质材料可以是粒子状。第1实施方式的固体电解质材料可以形成为具有颗粒或板的形状。
第1实施方式的固体电解质为粒子状(例如球状)的情况下，第1实施方式的固体电解质的中值粒径可以为0.1μm以上且100μm以下，优选中值粒径可以为0.5μm以上且10μm以下。由此，第1实施方式的固体电解质具有高的离子传导性。另外，第1实施方式的固体电解质和其他材料能够良好地分散。
为了使第1实施方式的固体电解质和活性物质良好地分散，第1实施方式的固体电解质的中值粒径可以小于活性物质。
＜固体电解质的制造方法＞
第1实施方式的固体电解质可以采用下述方法制造。
以具有目标组成的方式，将卤化物的原料粉混合。
作为一例，在目标组成是Li2.9Gd1.1Br3Cl3的情况下，将LiCl、GdCl3和GdBr3以2.9:0.1:1的LiCl:GdCl3:GdBr3摩尔比混合。为了抵消在合成过程中会发生的固体电解质的组成变化，可以按照预先调整的摩尔比将原料粉混合。通过原料粉的种类、原料粉的摩尔比和合成工艺的选择，来确定δ、x、y和z的值。
原料粉的混合物在行星式球磨机之类的混合装置内彼此发生机械化学反应(即、采用机械化学研磨处理方法)，得到反应物。反应物可以在真空中或惰性气氛中烧成。或者，可以将原料粉的混合物在真空中或惰性气氛中烧成。
烧成可以在100℃以上且650℃以下进行1小时以上。
采用这些方法，得到第1实施方式的固体电解质。
(第2实施方式)
以下，对第2实施方式进行说明。适当省略在第1实施方式中已说明的事项。
第2实施方式的电池具备正极、负极和电解质层。电解质层配置于正极与负极之间。选自正极、电解质层和负极中的至少一者，含有第1实施方式的固体电解质。第2实施方式的电池具有高的充放电特性。
图1表示第2实施方式的电池10的剖视图。
第2实施方式的电池10具备正极12、电解质层13和负极14。电解质层13配置于正极12与负极14之间。
正极12含有正极活性物质粒子15和固体电解质粒子11。
电解质层13含有电解质材料(例如固体电解质)。
负极14含有负极活性物质粒子16和固体电解质粒子11。
固体电解质粒子11是含有第1实施方式的固体电解质作为主要成分的粒子。含有第1实施方式的固体电解质作为主要成分的粒子是指包含最多的成分为第1实施方式的固体电解质的粒子。固体电解质粒子11也可以是由第1实施方式的固体电解质构成的粒子。
正极12含有能够吸藏和释放锂离子之类的金属离子的材料。正极12例如含有正极活性物质(例如正极活性物质粒子15)。
正极活性物质的例子有含锂的过渡金属氧化物、过渡金属氟化物、聚阴离子材料、氟化聚阴离子材料、过渡金属硫化物、过渡金属氧氟化物、过渡金属氧硫化物或过渡金属氧氮化物。含锂的过渡金属氧化物的例子有LiNi1-d-fCodAlfO2(其中，0＜d、0＜f、且0＜(d+f)＜1)或LiCoO2。
正极活性物质粒子15的中值粒径可以为0.1μm以上且100μm以下。在正极活性物质粒子15的中值粒径为0.1μm以上的情况下，在正极12中，正极活性物质粒子15和固体电解质粒子11能够良好地分散。由此，电池的充放电特性提高。在正极活性物质粒子15的中值粒径为100μm以下的情况下，正极活性物质粒子15内的锂扩散速度提高。由此，电池能够以高输出进行工作。
正极活性物质粒子15的中值粒径可以大于固体电解质粒子11。由此，正极活性物质粒子15和固体电解质粒子11能够良好地分散。
从电池的能量密度和输出的观点出发，在正极12中，正极活性物质粒子15的体积相对于正极活性物质粒子15的体积和固体电解质粒子11的体积的合计之比可以为0.30以上且0.95以下。
从电池的能量密度和输出的观点出发，正极12的厚度可以为10μm以上且500μm以下。
电解质层13含有电解质材料。该电解质材料例如是固体电解质。即、电解质层13可以是固体电解质层。电解质层13可以含有第1实施方式的固体电解质。
电解质层13可以含有第1实施方式的固体电解质作为主成分。
电解质层13可以含有相对于电解质层13的整体为50质量％以上的第1实施方式的固体电解质。由此，电池具有高的充放电特性。
电解质层13可以含有相对于电解质层13的整体为70质量％以上的第1实施方式的固体电解质。由此，电池具有高的充放电特性。
电解质层13可以含有第1实施方式的固体电解质作为主成分，并且还含有不可避免的杂质。不可避免的杂质的例子有：(i)用于合成固体电解质的起始原料、(ii)固体电解质的副生成物、或(iii)固体电解质的分解生成物。
电解质层13可以除了不可避免混入的杂质以外，含有相对于电解质层13的整体为100质量％的第1实施方式的固体电解质。由此，电池具有高的充放电特性。
电解质层13可以仅由第1实施方式的固体电解质构成。
电解质层13也可以仅由与第1实施方式的固体电解质不同的固体电解质构成。与第1实施方式的固体电解质不同的固体电解质的例子有Li2MgZ4、Li2FeX4、Li(Al,Ga,In)Z4、Li3(Al,Ga,In)Z6或LiI。其中，Z是选自F、Cl、Br和I中的至少一种元素。
以下，将第1实施方式的固体电解质称为第1固体电解质。将与第1实施方式的固体电解质不同的固体电解质称为第2固体电解质。
电解质层13可以不仅含有第1固体电解质，还含有第2固体电解质。在电解质层13中，第1固体电解质和第2固体电解质可以均匀地分散。
由第1固体电解质构成的层和构成第2固体电解质的层，可以沿着电池10的层叠方向依次层叠。
电解质层13的厚度可以为1μm以上且100μm以下。在电解质层13的厚度为1μm以上的情况下，正极12和负极14难以短路。在电解质层13的厚度为100μm以下的情况下，电池能够以高输出进行工作。
负极14含有能够吸藏和释放锂离子之类的金属离子的材料。负极14例如含有负极活性物质(例如负极活性物质粒子16)。
负极活性物质的例子有金属材料、碳材料、氧化物、氮化物、锡化合物或硅化合物。金属材料可以是单质的金属，也可以是合金。金属材料的例子有锂金属或锂合金。碳材料的例子有天然石墨、焦炭、石墨化途中碳、碳纤维、球状碳、人造石墨或非晶质碳。从容量密度的观点出发，负极活性物质的优选例有硅(即、Si)、锡(即、Sn)、硅化合物或锡化合物。
负极活性物质粒子16的中值粒径可以为0.1μm以上且100μm以下。在负极活性物质粒子16的中值粒径为0.1μm以上的情况下，在负极14中，负极活性物质粒子16和固体电解质粒子11能够良好地分散。由此，电池的充放电特性提高。在负极活性物质粒子16的中值粒径为100μm以下的情况下，负极活性物质粒子16内的锂扩散速度提高。由此，电池能够以高输出进行工作。
负极活性物质粒子16的中值粒径可以大于固体电解质粒子11。由此，负极活性物质粒子16和固体电解质粒子11能够良好地分散。
从电池的能量密度和输出的观点出发，在负极14中，负极活性物质粒子16相对于负极活性物质粒子16的体积和固体电解质粒子11的体积的合计之比可以为0.30以上且0.95以下。
从电池的能量密度和输出的观点出发，负极14的厚度可以为10μm以上且500μm以下。
选自正极12、电解质层13和负极14中的至少一者，出于提高离子传导性、化学稳定学和电化学稳定性的目的，可以含有第2固体电解质。
第2固体电解质可以是硫化物固体电解质。
硫化物固体电解质的例子有Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-B2S3、Li2S-GeS2、Li3.25Ge0.25P0.75S4或Li10GeP2S12。
第2固体电解质可以是氧化物固体电解质。
氧化物固体电解质的例子有：
(i)LiTi2(PO4)3或其元素置换体之类的NASICON型固体电解质，
(ii)(LaLi)TiO3之类的钙钛矿型固体电解质，
(iii)Li14ZnGe4O16、Li4SiO4、LiGeO4或其元素置换体之类的LISICON型固体电解质，
(iv)Li7La3Zr2O12或其元素置换体之类的石榴石型固体电解质，或者
(v)Li3PO4或其N置换体。
第2固体电解质可以是卤化物固体电解质。
卤化物固体电解质的例子有Li2MgZ4、Li2FeZ4、Li(Al,Ga,In)Z4、Li3(Al,Ga,In)Z6或LiI。其中，Z是选自F、Cl、Br和I中的至少一种元素。
卤化物固体电解质的其他例子有由LiaMebYcX’6表示的化合物。其中，满足a+mb+3c＝6和c＞0。Me是选自除Li和Y以外的金属元素和半金属元素中的至少一种元素。X’是选自F、Cl、Br和I中的至少一种元素。m的值表示Me的价数。“半金属元素”表示B、Si、Ge、As、Sb和Te。“金属元素”表示周期表第1族～第12族中所含的所有元素(除了氢以外)以及周期表第13族～第16族中所含的所有元素(除了B、Si、Ge、As、Sb、Te、C、N、P、O、S和Se以外)。
从离子传导性的观点出发，Me可以是选自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Sc、Al、Ga、Bi、Zr、Hf、Ti、Sn、Ta和Nb中的至少一种元素。
第2固体电解质可以是有机聚合物固体电解质。
有机聚合物固体电解质材料的例子有高分子化合物和锂盐的化合物。高分子化合物可以具有环氧乙烷结构。具有环氧乙烷结构的高分子化合物能够含有较多锂盐，因此能够进一步提高离子导电率。
锂盐的例子有LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiSO3CF3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)(SO2C4F9)或LiC(SO2CF3)3。可以单独使用选自这些之中的一种锂盐。或者，也可以使用选自这些之中的两种以上锂盐的混合物。
选自正极12、电解质层13和负极14中的至少一者，出于容易进行锂离子的授受，提高电池10的输出特性的目的，可以含有非水电解液、凝胶电解质或离子液体。
非水电解液包含非水溶剂和溶解于该非水溶剂中的锂盐。
非水溶剂的例子有环状碳酸酯溶剂、链状碳酸酯溶剂、环状醚溶剂、链状醚溶剂、环状酯溶剂、链状酯溶剂或氟溶剂。环状碳酸酯溶剂的例子有碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯或碳酸亚丁酯。链状碳酸酯溶剂的例子有碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯。环状醚溶剂的例子有四氢呋喃、1,4-二噁烷或1,3-二氧戊环。链状醚溶剂的例子有1,2-二甲氧基乙烷或1,2-二乙氧基乙烷。环状酯溶剂的例子有γ-丁内酯。链状酯溶剂的例子有乙酸甲酯。氟溶剂的例子有氟代碳酸亚乙酯、氟代丙酸甲酯、氟代苯、氟代乙基甲基碳酸酯或氟代碳酸二甲酯。可以单独使用选自这些之中的一种非水溶剂。或者，也可以使用选自这些之中的两种以上非水溶剂的混合物。
锂盐的例子有LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiSO3CF3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)(SO2C4F9)或LiC(SO2CF3)3。可以单独使用选自这些之中的一种锂盐。或者，也可以使用选自这些之中的两种以上锂盐的混合物。锂盐的浓度例如可以为0.5mol/升以上且2mol/升以下。
凝胶电解质，可使用浸渗了非水电解液的聚合物材料。聚合物材料的例子有聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、或具有亚乙氧基的聚合物。
离子液体中所含的阳离子的例子有：
(i)四烷基胺或四烷基鏻之类的脂肪族链状季盐类，
(ii)吡咯烷鎓类、吗啉鎓类、咪唑啉鎓类、四氢嘧啶鎓类、哌嗪鎓类或哌啶鎓类之类的脂肪族环状铵，或者
(iii)吡啶鎓类或咪唑鎓类之类的含氮杂环芳香族阳离子。
离子液体中所含的阴离子的例子有PF6 -、BF4 -、SbF6 -、AsF6 -、SO3CF3 -、N(SO2CF3)2 -、N(SO2C2F5)2 -、N(SO2CF3)(SO2C4F9)-或C(SO2CF3)3。
离子液体可以含有锂盐。
选自正极12、电解质层13和负极14中的至少一者，可以出于提高粒子彼此的密合性的目的而含有粘结剂。
粘结剂的例子有聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、芳纶树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸己酯、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸己酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚醚、聚醚砜、六氟聚丙烯、丁苯橡胶或羧甲基纤维素。共聚物也可以作为粘结剂使用。这样的粘结剂的例子有选自四氟乙烯、六氟乙烯、六氟丙烯、全氟烷基乙烯基醚、偏二氟乙烯、三氟氯乙烯、乙烯、丙烯、五氟丙烯、氟甲基乙烯基醚、丙烯酸和己二烯中的两种以上材料的共聚物。也可以使用选自上述材料中的两种以上的混合物作为粘结剂。
选自正极12和负极14中的至少一者，可以出于提高电子传导性的目的而含有导电助剂。
导电助剂的例子有：
(i)天然石墨或人造石墨之类的石墨类，
(ii)乙炔黑或科琴黑之类的炭黑类，
(iii)碳纤维或金属纤维之类的导电纤维类，
(iv)氟化碳，
(v)铝之类的金属粉末类，
(vi)氧化锌或钛酸钾之类的导电性晶须类，
(vii)氧化钛之类的导电性金属氧化物，或者
(viii)聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩之类的导电高分子化合物。
为了低成本化，作为导电助剂可以使用上述的(i)或(ii)。
第2实施方式的电池的形状的例子有硬币型、圆筒型、方型、片型、纽扣型、扁平型或层叠型。
(实施例)
参照实施例对本公开进行更详细的说明。
(实施例A1)
[固体电解质的合成]
在露点为-80℃以下的氩气气氛(以下称为“干燥氩气气氛”)中，作为原料粉将LiCl和GdBr3以3:1的LiCl:GdBr3摩尔比进行准备。将这些材料在研钵中粉碎、混合。然后，利用行星式球磨机以12小时、500rpm对混合物进行研磨处理使其发生机械化学反应。这样得到了实施例A1的固体电解质。实施例A1的固体电解质具有由Li3GdCl3Br3表示的组成。
[锂离子传导率的评价]
图2表示用于评价固体电解质的离子传导率的加压成型模具20的示意图。
加压成型模具20具备框架21、冲床下部22和冲床上部23。框架21由绝缘性聚碳酸酯形成。冲床下部22和冲床上部23都是由电子传导性的不锈钢形成。
使用图2所示的加压成型模具20，采用下述方法测定了实施例A1的固体电解质的离子传导率。
在干燥氩气气氛中，将实施例A1的固体电解质的粉末(即、图2中固体电解质的粉末17)填充到加压成型模具20的内部。在加压成型模具20的内部，使用冲床下部22和冲床上部23对实施例A1的固体电解质的粉末施加400MPa的压力。
在施加压力的状态下，冲床下部22和冲床上部23与搭载有频率响应分析器的恒电位仪(PrincetonApplied Research公司，VersaSTAT4)连接。冲床上部23与工作电极和电位测定用端子连接。冲床下部22与对电极和参照电极连接。采用电化学阻抗测定法，在室温下测定了固体电解质的离子传导率。
图3表示实施例A1的固体电解质的阻抗测定结果的Cole-Cole线图。
图3中，将复阻抗的相位的绝对值最小的测定点的阻抗的实部值视为固体电解质的相对于离子传导的电阻值。该实部值参照图3所示的箭头RSE。
利用该电阻值，通过下述式(2)计算出离子传导率。
σ＝(RSE×S/t)-1…(2)
其中，σ表示离子传导率。S表示固体电解质材料的与冲床上部23的接触面积(在图2中，等于框架21的中空部的截面积)。RSE表示阻抗测定中的固体电解质的电阻值。t表示被施加了压力的固体电解质的厚度(在图2中，等于由固体电解质的粉末17形成的层的厚度)。在25℃测定出的实施例A1的固体电解质的离子传导率为6.9×10-4S/cm。
[结晶性的评价]
图4所示的结果是采用以下方法测定的。
使用X射线衍射装置(RIGAKU公司，MiniFlex600)，在露点为-45℃以下的干燥气氛中，测定了实施例A1的固体电解质的X射线衍射图。作为X射线源，使用了Cu-Kα射线。
图4表示实施例A1的固体电解质的X射线衍射图。实施例A1的固体电解质具有来自于六方晶结构的结晶的峰。该峰是宽峰。
[还原电位的评价]
在干燥氩气气氛中，在内径为9.5mm的绝缘性的筒中，将实施例A1的固体电解质(50mg，等于大致400μm的厚度)和Li2S-P2S5(80mg，等于大致700μm的厚度)层叠。对该层叠体施加300MPa的压力，形成了固体电解质层。以下，将Li2S-P2S5称为“LPS”。
接着，在由实施例A1的固体电解质形成的固体电解质层上，层叠厚度为200μm的不锈钢箔。然后，在由LPS形成的固体电解质层上，层叠厚度为200μm的金属Li箔。对该层叠体施加80MPa的压力，形成了由不锈钢构成的第1电极和由金属Li构成的第2电极。
将由不锈钢形成的集电体安装于第1电极和第2电极，将集电引线安装于该集电体。最后，使用绝缘性套管将绝缘性的筒的内部与外部气氛隔断，将该筒的内部密封。这样得到了评价单元。
将所得到的评价单元配置于25℃的恒温槽。
以Li电极电位为基准，以2mV/sec扫描电位，从闭路电压达到-0.2V为止。接着，以2mV/sec扫描电位直到达到+2.0V为止。
这样，通过循环伏安测定，评价了固体电解质的还原电位。结果示于图5。实施例A1的固体电解质的相对于Li电极电位的还原电位大致为380mV。
[二次电池的制作]
在干燥氩气气氛中，将实施例A1的固体电解质和LiCoO2以70:30的体积比率进行准备。将这些材料在玛瑙研钵中混合，得到了混合物。
在内径为9.5mm的绝缘性的筒中，将实施例A1的固体电解质(80mg，等于大致700μm的厚度)、上述混合物(8.54mg)、和不锈钢箔(厚度：200μm)依次层叠。对该层叠体施加300MPa的压力，形成了第1电极和固体电解质层。
接着，在固体电解质层上层叠厚度为600μm的金属InLi。对该层叠体施加80MPa的压力，形成了第2电极。
将由不锈钢形成的集电体安装于第1电极和第2电极，将集电引线安装于该集电体，最后使用绝缘性套管将绝缘性的筒的内部与外部气氛隔断，将该筒的内部密封。这样得到了实施例A1的二次电池。
将所得到的二次电池配置于25℃的恒温槽。
以68μA/cm2的电流密度对实施例A1的电池进行充电，直到达到3.6V的电压为止。该电流密度相当于0.05C速率。
然后，以68μA/cm2的电流密度将实施例A1的电池放电，直到达到2.0V的电压为止。该电流密度相当于0.05C速率。
充放电试验的结果，实施例A1的二次电池具有570μAh的初期放电容量。
(实施例A2～A34)
[固体电解质的合成]
在实施例A2～A4中，作为原料粉将LiBr、GdCl3和GdBr3以(3-3δ):1:δ的LiBr:GdCl3:GdBr3摩尔比进行准备。
在实施例A5～A7中，作为原料粉将LiBr、LiCl和GdCl3以3:-3δ:(1+δ)的LiBr:LiCl:GdCl3摩尔比进行准备。
在实施例A8中，作为原料粉将LiBr和GdBr3以3:1的LiBr:GdBr3摩尔比进行准备。
在实施例A9中，作为原料粉将LiI和GdBr3以3:1的LiI:GdBr3摩尔比进行准备。
在实施例A10中，作为原料粉将LiCl、LiI、GdCl3和GdBr3以3:6:1:2的LiCl:LiI:GdCl3:GdBr3摩尔比进行准备。
除了上述以外，与实施例A1同样地得到了实施例A2～A10的固体电解质。
在实施例A11中，将实施例A1的固体电解质在干燥氩气气氛中使用电烧成炉以350℃进行了1小时退火处理。这样得到了实施例A11的固体电解质。
在实施例A12～A20中，采用与实施例A11同样的方法对实施例A2～A10的固体电解质进行退火处理。这样得到了实施例A12～A20的固体电解质。
在实施例A21中，在干燥氩气气氛中，作为原料粉将LiBr、GdCl3和GdBr3以2.91:1:0.03的LiBr:GdCl3:GdBr3摩尔比进行准备。将这些材料在研钵中粉碎、混合。将所得到的混合粉使用电烧成炉以500℃烧成了12小时。然后，在研钵中将粗粒粉碎。这样得到了实施例A21的固体电解质。
在实施例A22中，作为原料粉将LiBr、GdCl3和GdBr3以2.85:1:0.05的LiBr:GdCl3:GdBr3摩尔比进行准备。
在实施例A23中，作为原料粉将LiCl、LiBr和GdCl3以0.09:3:0.97的LiCl:LiBr:GdCl3摩尔比进行准备。
在实施例A24中，作为原料粉将LiCl、LiBr和GdCl3以0.15:3:0.95的LiCl:LiBr:GdCl3摩尔比进行准备。
在实施例A25、A29和A33中，作为原料粉将LiBr、GdCl3和GdBr3以3:0.67:0.33的LiBr:GdCl3:GdBr3摩尔比进行准备。
在实施例A26和A30中，作为原料粉将LiBr和GdCl3以3:1的LiBr:GdCl3摩尔比进行准备。
在实施例A27、A31和A34中，作为原料粉将LiCl、LiBr和GdCl3以1:2:3的LiCl:LiBr:GdCl3摩尔比进行准备。
在实施例A28和A32中，作为原料粉将LiCl、LiBr和GdCl3以2:1:1的LiCl:LiBr:GdCl3摩尔比进行准备。
除了原料粉的种类、原料粉的摩尔比以及烧成条件以外，与实施例A21同样地得到了实施例A22～A34的固体电解质。
将M的元素种类、δ、x、y和z的值、以及烧成条件示于表1。
[锂离子传导率的评价]
与实施例A1同样地测定了实施例A2～A34的固体电解质的离子传导率。测定结果示于表1。
[结晶性的评价]
与实施例A1同样地评价了实施例A11的固体电解质的结晶性。将实施例A11的固体电解质的X射线衍射图示于图4。
实施例A11的固体电解质，与实施例A1同样地具有来自于六方晶结构的结晶的峰。该峰比实施例A1尖锐。
[还原电位的评价]
与实施例A1同样地测定了实施例A8和A9的固体电解质的循环伏安。使用L10GP2S12代替了LPS。
实施例A8和A9的固体电解质的相对于Li电极电位的还原电位，分别大致为460mV和600mV。
[表1]
(实施例B1～B22)
[固体电解质的合成]
在实施例B1中，作为原料粉将LiCl和TbBr3以3:1的LiCl:TbBr3摩尔比进行准备。
在实施例B2～B5中，作为原料粉将LiBr、TbCl3和TbBr3以(3-3δ):1:δ的LiBr:TbCl3:TbBr3摩尔比进行准备。
在实施例B6～B8中，作为原料粉将LiCl、LiBr和TbBr3以1:(2-3δ):(1+δ)的LiCl:LiBr:TbBr3摩尔比进行准备。
在实施例B9中，作为原料粉将LiBr和TbBr3以3:1的LiBr:TbBr3摩尔比进行准备。
在实施例B10中，作为原料粉将LiI和TbBr3以3:1的LiI:TbBr3摩尔比进行准备。
在实施例B11中，作为原料粉将LiCl、LiI、TbCl3和TbBr3以3:6:1:2的LiCl:LiI:TbCl3:TbBr3摩尔比进行准备。
除了上述以外，与实施例A1同样地得到了实施例B1～B11的固体电解质。
在实施例B12～B22中，实施例B1～B11的固体电解质，除了退火处理的温度以外与实施例A11同样地，得到了实施例B12～B22的固体电解质。退火处理的温度示于表2。
[锂离子传导率的评价]
与实施例A1同样地测定了实施例B1～B22的固体电解质的离子传导率。测定结果示于表2。
[表2]
(实施例C1～C5)
[固体电解质的合成]
在实施例C1中，作为原料粉将LiBr和SmBr3以3:1的LiBr:SmBr3摩尔比进行准备。
在实施例C2中，作为原料粉将LiBr、LiI和SmBr3以1:2:1的LiBr:LiI:SmBr3摩尔比进行准备。
在实施例C3中，作为原料粉将LiI和SmBr3以3:1的LiI:SmBr3摩尔比进行准备。
在实施例C4中，作为原料粉将LiI和SmCl3以3:1的LiI:SmCl3摩尔比进行准备。
在实施例C5中，作为原料粉将LiCl、LiI、SmCl3和SmBr3以3:6:1:2的LiCl:LiI:SmCl3:SmBr3摩尔比进行准备。
除了上述以外，与实施例A1同样地得到了实施例C1～C5的固体电解质。
[锂离子传导率的评价]
与实施例A1同样地测定了实施例C1～C5的固体电解质的离子传导率。测定结果示于表3。
[表3]
(实施例D1～D19)
[固体电解质的合成]
在实施例D1中，在干燥氩气气氛中，作为原料粉将LiBr、GdCl3和YCl3以3:0.7:0.3的LiBr:GdCl3:YCl3摩尔比进行准备。将这些材料在研钵中粉碎、混合。将所得到的混合粉使用电烧成炉以500℃烧成了12小时，得到烧成物。然后，在研钵中将烧成物粉碎。这样得到了实施例D1的固体电解质。
在实施例D2和D17中，作为原料粉将LiBr、GdCl3和YCl3以3:0.5:0.5的LiBr:GdCl3:YCl3摩尔比进行准备。
在实施例D3和D18中，作为原料粉将LiBr、GdCl3和YCl3以3:0.3:0.7的LiBr:GdCl3:YCl3摩尔比进行准备。
在实施例D4中，作为原料粉将LiBr、GdCl3、GdBr3和YCl3以3:0.57:0.33:0.1的LiBr:GdCl3:GdBr3:YCl3摩尔比进行准备。
在实施例D5和D12中，作为原料粉将LiBr、GdCl3和YBr3以3:0.67:0.33的LiBr:GdCl3:YBr3摩尔比进行准备。
在实施例D6和D13中，作为原料粉将LiBr、GdCl3、YCl3和YBr3以3:0.5:0.17:0.33的LiBr:GdCl3:YCl3:YBr3摩尔比进行准备。
在实施例D7和D14中，作为原料粉将LiBr、GdCl3、YCl3和YBr3以3:0.3:0.37:0.33的LiBr:GdCl3:YCl3:YBr3摩尔比进行准备。
在实施例D8和D15中，作为原料粉将LiBr、GdCl3、YCl3和YBr3以3:0.1:0.57:0.33的LiBr:GdCl3:YCl3:YBr3摩尔比进行准备。
在实施例D9中，作为原料粉将LiCl、LiBr、GdCl3和YCl3以1:2:0.9:0.1的LiCl:LiBr:GdCl3:YCl3摩尔比进行准备。
在实施例D10中，作为原料粉将LiCl、LiBr、GdCl3和YCl3以1:2:0.5:0.5的LiCl:LiBr:GdCl3:YCl3摩尔比进行准备。
在实施例D11和D19中，作为原料粉将LiBr、GdCl3和YCl3以3:0.1:0.9的LiBr:GdCl3:YCl3摩尔比进行准备。
在实施例D16中，作为原料粉将LiBr、GdCl3和YCl3以3:0.7:0.3的LiBr:GdCl3:YCl3摩尔比进行准备。
除了原料粉的种类、原料粉的摩尔比以及烧成条件以外，与实施例D1同样地得到了实施例D2～D19的固体电解质。烧成条件示于表4。
[锂离子传导率的评价]
与实施例A1同样地测定实施例D1～D19的固体电解质的离子传导率。测定结果示于表4。
[表4]
(考察)
由表1～表4可知，实施例A1～A34、B1～B22、C1～C5和D1～D19的固体电解质在室温下具有1×10-8S/cm以上的高的离子传导性。
以下，考虑M包含Gd的情况。
将实施例A1和实施例A25～27与实施例A28比较可知，在X是Cl和Br并且满足2≤x≤4的情况下，离子传导性更高。
将实施例A1和实施例A9与实施例A8和A10比较可知，如果X是选自Cl、Br和I中的两种，则离子传导性更高。
以下，考虑M包含Tb的情况。
将实施例B2与实施例B1比较可知，在X是Cl和Br并且满足x＜y的情况下，离子传导性更高。
将实施例B9与实施例B1和B2比较可知，与X是Cl和Br的情况下的离子传导性相比，X是Br时的离子传导性更高。
以下，考虑M包含Sm的情况。
将实施例C1～4与实施例C5比较可知，如果X是选自Cl、Br和I中的至少两种，则离子传导性更高。
将实施例C4与实施例C2和实施例C3相比可知，与X是Cl和I的情况下的离子传导性相比，X包含Br和I时的离子传导性更高。
以下，考虑M包含选自Gd、Tb和Sm中的至少一种元素的情况。
将实施例A9、实施例B10和实施例C2～实施例C3分别与实施例A8、实施例B9和实施例C1比较可知，与X是Br的情况下的离子传导性相比，X是Br和I时的离子传导性更高。
将实施例A9和实施例B10分别与实施例A1和实施例B1比较可知，与X是Cl和Br的情况下的离子传导性相比，X是Br和I时的离子传导性更高。
因此，X包含I的固体电解质具有高的离子传导性。
由实施例A9、A19、B10、B21、C2和C3可知，X是Br和I的固体电解质具有1×10-4S/cm以上的高的离子传导率。
将实施例A1与实施例A8和A9比较可知，在X包含Cl的情况下，能够降低相对于Li电极电位的还原电位。即、固体电解质的相对于Li负极电位的电化学稳定性提高。
根据实施例A1、A8和A9的还原电位的评价结果，随着X的电负性越高，固体电解质的相对于还原的稳定性提高。
将实施例A1～A5、实施例A11～A15、实施例B2～B6和实施例B13～B17分别与实施例A6～A7、实施例A16～A17、实施例B7～B8和实施例B18～B19比较可知，如果δ的值为-0.1以上且0.25以下，则固体电解质具有更高的离子传导性。
将实施例A11～A20和实施例B12～B22分别与实施例A1～A10和实施例B1～B11比较可知，在δ的值为-0.25以上且0.25以下的情况下，进行了退火处理的固体电解质与没有进行退火处理的固体电解质相比具有更高的离子传导率。这是由于如图4所示，通过退火处理使固体电解质的结晶性提高了。
由表4可知，在元素M包含除了Gd、Tb和Sm以外的金属元素的情况下，固体电解质也具有高的离子传导性。
实施例A1～A34、B1～B22、C1～C5和D1～D19的固体电解质不含硫，因此没有产生硫化氢。
如上所述，本公开的固体电解质适合于提供具有高的锂离子传导率、并且能够良好地充电和放电的电池。
产业可利用性
本公开的固体电解质，例如可用于全固体锂离子二次电池。
附图标记说明
10 电池
11 固体电解质粒子
12 正极
13 电解质层
14 负极
15 正极活性物质粒子
16 负极活性物质粒子
17 固体电解质的粉末
20 加压成型模具
21 框架
22 冲床下部
23 冲床上部
Claims (29)
1.一种固体电解质，
由组成式(1)：Li3-3δM1+δClxBryIz表示，
M包含Gd，并且
满足以下式子：
-1＜δ＜1、2≤x≤4、0≤y≤6、0≤z≤6、和x+y+z＝6。
2.根据权利要求1所述的固体电解质，
M还包含Y。
3.根据权利要求1或2所述的固体电解质，
满足式子：0＜z≤6。
4.根据权利要求1或2所述的固体电解质，
满足式子：0＜y+z≤6。
5.根据权利要求1或2所述的固体电解质，
满足式子：z＝0。
6.根据权利要求1或2所述的固体电解质，
M包含Tb，并且
满足式子：z＝0和x＜y。
7.根据权利要求1或2所述的固体电解质，
M包含Sm，并且
满足式子：0≤y＜6和0≤z＜6。
8.根据权利要求1或2所述的固体电解质，
满足式子：-0.5≤δ≤0.5。
9.根据权利要求8所述的固体电解质，
满足式子：-0.1≤δ≤0.25。
10.一种固体电解质，
由组成式(1)：Li3-3δM1+δClxBryIz表示，
M包含Tb，并且
满足以下式子：
-1＜δ＜1、0＜x≤6、0≤y≤6、0≤z≤6、x+y+z＝6、和x＜y。
11.根据权利要求10所述的固体电解质，
M还包含Y。
12.根据权利要求10或11所述的固体电解质，
满足式子：0＜z≤6。
13.根据权利要求10或11所述的固体电解质，
满足式子：0＜y+z≤6。
14.根据权利要求10或11所述的固体电解质，
满足式子：-0.5≤δ≤0.5。
15.根据权利要求14所述的固体电解质，
满足式子：-0.1≤δ≤0.25。
16.一种固体电解质，
由组成式(1)：Li3-3δM1+δClxBryIz表示，
M包含Tb，并且
满足以下式子：
-1＜δ＜1、0≤x≤6、0≤y≤6、z＝0、x+y＝6、和x＜y。
17.根据权利要求16所述的固体电解质，
M还包含Y。
18.根据权利要求16或17所述的固体电解质，
满足式子：0＜y≤6。
19.根据权利要求18所述的固体电解质，
满足式子：x＝0。
20.根据权利要求16或17所述的固体电解质，
满足式子：-0.5≤δ≤0.5。
21.根据权利要求20所述的固体电解质，
满足式子：-0.1≤δ≤0.25。
22.一种固体电解质，
由组成式(1)：Li3-3δM1+δClxBryIz表示，
M包含Tb和Sm，并且
满足以下式子：
-1＜δ＜1、0≤x＜6、0≤y＜6、0≤z＜6、x+y+z＝6、和x＜y。
23.根据权利要求22所述的固体电解质，
M还包含Y。
24.根据权利要求22或23所述的固体电解质，
满足式子：0＜z＜6。
25.根据权利要求22或23所述的固体电解质，
满足式子：0＜y+z≤6。
26.根据权利要求25所述的固体电解质，
满足式子：x＝0。
27.根据权利要求22或23所述的固体电解质，
满足式子：-0.5≤δ≤0.5。
28.根据权利要求27所述的固体电解质，
满足式子：-0.1≤δ≤0.25。
29.一种电池，具备正极、负极以及配置于所述正极与所述负极之间的电解质层，
选自所述正极、所述负极和所述电解质层中的至少一者，含有权利要求1～28中任一项所述的固体电解质。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108123171A (zh) * | 2016-11-30 | 2018-06-05 | 丰田自动车株式会社 | 固体电解质材料和氟化物离子电池 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108123171A (zh) * | 2016-11-30 | 2018-06-05 | 丰田自动车株式会社 | 固体电解质材料和氟化物离子电池 |
| CN108336329A (zh) * | 2017-01-19 | 2018-07-27 | 松下知识产权经营株式会社 | 正极活性物质和电池 |
| CN111279432A (zh) * | 2018-01-05 | 2020-06-12 | 松下知识产权经营株式会社 | 固体电解质材料和电池 |
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