JP2014125394A - Method for producing sulfide solid electrolyte material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a sulfide solid electrolyte material, with which a sulfide solid electrolyte material with high Li ion conductivity is obtainable.SOLUTION: The problem is solved by providing a method for producing a sulfide solid electrolyte material, which has: a preparation step to prepare a raw material composition containing at least LiI; and an amorphousizing step to synthesize sulfide glass by amorphousizing the raw material composition, in which the LiI is a material having no peak at a position of 2θ=20.8° ±0.5°, or a material having the peak but the intensity thereof is small.

Description

本発明は、Liイオン伝導性の高い硫化物固体電解質材料を得ることができる硫化物固体電解質材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a sulfide solid electrolyte material capable of obtaining a sulfide solid electrolyte material having high Li ion conductivity.

近年におけるパソコン、ビデオカメラおよび携帯電話等の情報関連機器や通信機器等の急速な普及に伴い、その電源として利用される電池の開発が重要視されている。また、自動車産業界等においても、電気自動車用あるいはハイブリッド自動車用の高出力かつ高容量の電池の開発が進められている。現在、種々の電池の中でも、エネルギー密度が高いという観点から、リチウム電池が注目を浴びている。   With the rapid spread of information-related equipment and communication equipment such as personal computers, video cameras, and mobile phones in recent years, development of batteries that are used as power sources has been regarded as important. Also in the automobile industry and the like, development of high-power and high-capacity batteries for electric vehicles or hybrid vehicles is being promoted. Currently, lithium batteries are attracting attention among various batteries from the viewpoint of high energy density.

現在市販されているリチウム電池は、可燃性の有機溶媒を含む電解液が使用されているため、短絡時の温度上昇を抑える安全装置の取り付けや短絡防止のための構造・材料面での改善が必要となる。これに対し、電解液を固体電解質層に変えて、電池を全固体化したリチウム電池は、電池内に可燃性の有機溶媒を用いないので、安全装置の簡素化が図れ、製造コストや生産性に優れると考えられている。さらに、このような固体電解質層に用いられる固体電解質材料として、硫化物固体電解質材料が知られている。   Since lithium batteries currently on the market use an electrolyte containing a flammable organic solvent, it is possible to install safety devices that suppress the temperature rise during short circuits and to improve the structure and materials to prevent short circuits. Necessary. In contrast, a lithium battery in which the electrolyte is changed to a solid electrolyte layer to make the battery completely solid does not use a flammable organic solvent in the battery, so the safety device can be simplified, and the manufacturing cost and productivity It is considered excellent. Furthermore, sulfide solid electrolyte materials are known as solid electrolyte materials used for such solid electrolyte layers.

硫化物固体電解質材料は、Liイオン伝導性が高いため、電池の高出力化を図る上で有用であり、従来から種々の研究がなされている。例えば、特許文献1には、LiS−P−LiI系の硫化物固体電解質材料が開示されている。 Since the sulfide solid electrolyte material has high Li ion conductivity, it is useful for increasing the output of the battery, and various studies have been made heretofore. For example, Patent Document 1 discloses a Li 2 S—P 2 S 5 —LiI-based sulfide solid electrolyte material.

特開2012−048973号公報JP 2012-048773 A

Liイオン伝導性の高い硫化物固体電解質材料が求められている。本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、Liイオン伝導性の高い硫化物固体電解質材料を得ることができる硫化物固体電解質材料の製造方法を提供することを主目的とする。   There is a need for a sulfide solid electrolyte material having high Li ion conductivity. This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the manufacturing method of the sulfide solid electrolyte material which can obtain the sulfide solid electrolyte material with high Li ion conductivity.

上記課題を解決するために、本発明者が鋭意研究を重ねた結果、原料であるLiIに内包される水和水が、Liイオン伝導性を低下させる一つの要因となり、水和水の割合を低くすることで、Liイオン伝導性の高い硫化物固体電解質材料が得られることを見出した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。   In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive research. As a result, the hydration water contained in LiI as a raw material is one factor that lowers the Li ion conductivity, and the ratio of the hydration water is reduced. It has been found that a sulfide solid electrolyte material having high Li ion conductivity can be obtained by lowering. The present invention has been made based on such knowledge.

すなわち、本発明においては、少なくともLiIを含有する原料組成物を調製する調製工程と、上記原料組成物を非晶質化し、硫化物ガラスを合成する非晶質化工程と、を有し、上記LiIは、CuKα線を用いたX線回折測定において、2θ=20.8°±0.5°の位置にピークを有しない材料であるか、上記LiIが上記2θ=20.8°±0.5°の位置にピークを有する材料である場合、2θ=25.7°±0.5°のピークの回折強度をIとし、上記2θ=20.8°±0.5°のピークの回折強度をIとした際に、I/Iの値が0.98未満であることを特徴とする硫化物固体電解質材料の製造方法を提供する。 That is, the present invention includes a preparation step for preparing a raw material composition containing at least LiI, and an amorphization step for amorphizing the raw material composition to synthesize sulfide glass. LiI is a material that does not have a peak at a position of 2θ = 20.8 ° ± 0.5 ° in the X-ray diffraction measurement using CuKα rays, or LiI is 2θ = 20.8 ° ± 0. If the position of 5 ° is a material having a peak, the diffraction intensity of the peak of 2θ = 25.7 ° ± 0.5 ° and I a, the diffraction peak of the 2θ = 20.8 ° ± 0.5 ° Provided is a method for producing a sulfide solid electrolyte material, wherein the value of I B / I A is less than 0.98 when the strength is I B.

本発明によれば、I/Iの値が小さいLiIを用いることにより、Liイオン伝導性の高い硫化物固体電解質材料を得ることができる。 According to the present invention, by using LiI value of I B / I A is small, it is possible to obtain a high Li ion conductivity sulfide solid electrolyte material.

上記発明においては、上記調製工程の前に、上記LiIの水和水を除去する乾燥工程を有することが好ましい。厳密に水分管理が行われ、水和水の割合が低いLiIを購入し、そのまま原料として用いる場合に比べて、工程数は増加するものの、品質管理が行いやすいという利点があるからである。   In the said invention, it is preferable to have the drying process which removes the hydration water of said LiI before the said preparation process. This is because, although the water content is strictly controlled and LiI having a low ratio of hydrated water is purchased and used as a raw material as it is, the number of processes is increased, but the quality control is easy to perform.

また、本発明においては、LiIの水和水を除去する乾燥工程と、少なくとも上記LiIを含有する原料組成物を調製する調製工程と、上記原料組成物を非晶質化し、硫化物ガラスを合成する非晶質化工程と、を有することを特徴とする硫化物固体電解質材料の製造方法を提供する。   Further, in the present invention, a drying process for removing LiI hydration water, a preparation process for preparing a raw material composition containing at least the LiI, and amorphizing the raw material composition to synthesize a sulfide glass. A method for producing a sulfide solid electrolyte material, comprising: an amorphization step.

本発明によれば、乾燥工程により水和水を除去したLiIを用いることにより、Liイオン伝導性の高い硫化物固体電解質材料を得ることができる。   According to the present invention, a sulfide solid electrolyte material having high Li ion conductivity can be obtained by using LiI from which hydrated water has been removed by a drying step.

上記発明においては、上記硫化物ガラスを結晶化温度以上の温度で加熱し、ガラスセラミックスを合成する熱処理工程を有することが好ましい。   In the said invention, it is preferable to have the heat processing process which heats the said sulfide glass at the temperature more than crystallization temperature, and synthesize | combines glass ceramics.

上記発明においては、上記原料組成物が、LiSと、A(Aは、P、Si、Ge、AlおよびBの少なくとも一種である)の硫化物とをさらに含有することが好ましい。 In the above invention, the raw material composition is, and Li 2 S, A (A is, P, Si, Ge, at least one a is Al and B) preferably further contains a sulfide.

本発明においては、Liイオン伝導性の高い硫化物固体電解質材料を得ることができるという効果を奏する。   In this invention, there exists an effect that the sulfide solid electrolyte material with high Li ion conductivity can be obtained.

本発明の硫化物固体電解質材料の製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the sulfide solid electrolyte material of this invention. 本発明の硫化物固体電解質材料の製造方法の他の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other example of the manufacturing method of the sulfide solid electrolyte material of this invention. 実施例1〜6における乾燥後のLiI、および、比較例1、2における未乾燥のLiIに対する、X線回折測定の結果である。It is a result of the X-ray-diffraction measurement with respect to LiI after drying in Examples 1-6 and undried LiI in Comparative Examples 1 and 2. 実施例1〜6、比較例1、2で得られたサンプルに対する、Liイオン伝導度の測定結果である。It is a measurement result of Li ion conductivity with respect to the sample obtained in Examples 1-6 and Comparative Examples 1 and 2. FIG.

以下、硫化物固体電解質材料の製造方法について詳細に説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of sulfide solid electrolyte material is demonstrated in detail.

本発明の硫化物固体電解質材料の製造方法は、2つの実施態様に大別することができる。本発明の硫化物固体電解質材料の製造方法について、第一実施態様と第二実施態様とに分けて説明する。   The method for producing a sulfide solid electrolyte material of the present invention can be roughly divided into two embodiments. The method for producing a sulfide solid electrolyte material of the present invention will be described separately for the first embodiment and the second embodiment.

1.第一実施態様
第一実施態様の硫化物固体電解質材料の製造方法は、少なくともLiIを含有する原料組成物を調製する調製工程と、上記原料組成物を非晶質化し、硫化物ガラスを合成する非晶質化工程と、を有し、上記LiIは、CuKα線を用いたX線回折測定において、2θ=20.8°±0.5°の位置にピークを有しない材料であるか、上記LiIが上記2θ=20.8°±0.5°の位置にピークを有する材料である場合、2θ=25.7°±0.5°のピークの回折強度をIとし、上記2θ=20.8°±0.5°のピークの回折強度をIとした際に、I/Iの値が0.98未満であることを特徴とするものである。
1. First Embodiment A method for producing a sulfide solid electrolyte material according to a first embodiment includes a preparation step of preparing a raw material composition containing at least LiI, and amorphizing the raw material composition to synthesize sulfide glass. The LiI is a material that does not have a peak at a position of 2θ = 20.8 ° ± 0.5 ° in the X-ray diffraction measurement using CuKα ray, If LiI is a material having a peak at the 2θ = 20.8 ° ± 0.5 °, the diffraction intensity of the peak of 2θ = 25.7 ° ± 0.5 ° and I a, the 2 [Theta] = 20 the diffraction intensity of the peak of .8 ° ± 0.5 ° upon the I B, in which the value of I B / I a is equal to or less than 0.98.

図1は、第一実施態様の硫化物固体電解質材料の製造方法の一例を示すフローチャートである。図1においては、まず、LiI、LiSおよびPを含有する原料組成物を用意する。第一実施態様においては、厳密に水分管理が行われ、水和水の割合が低いLiIを用いるか、水和水を除去する乾燥工程により得られるLiIを用いることが好ましい。次に、原料組成物に対して、メカニカルミリングを行うことにより、Li、PおよびSを有するイオン伝導体(例えば、LiPS)と、LiIとを有する硫化物ガラスが得られる。 FIG. 1 is a flowchart showing an example of a method for producing a sulfide solid electrolyte material of the first embodiment. In FIG. 1, first, a raw material composition containing LiI, Li 2 S and P 2 S 5 is prepared. In the first embodiment, it is preferable to use LiI that is strictly water-controlled and has a low ratio of hydrated water, or LiI obtained by a drying process that removes hydrated water. Next, mechanical milling is performed on the raw material composition to obtain a sulfide glass having an ion conductor (for example, Li 3 PS 4 ) having Li, P, and S and LiI.

図2は、第一実施態様の硫化物固体電解質材料の製造方法の他の例を示すフローチャートである。図2においては、まず、図1と同様にメカニカルミリングを行い、硫化物ガラスを合成する。次に、硫化物ガラスを、結晶化温度以上の温度で熱処理することで、ガラスセラミックス(結晶化硫化物ガラス)が得られる。   FIG. 2 is a flowchart showing another example of the method for producing a sulfide solid electrolyte material of the first embodiment. In FIG. 2, first, mechanical milling is performed as in FIG. 1 to synthesize sulfide glass. Next, the glass ceramic (crystallized sulfide glass) is obtained by heat-treating the sulfide glass at a temperature equal to or higher than the crystallization temperature.

第一実施態様によれば、I/Iの値が小さいLiIを用いることにより、Liイオン伝導性の高い硫化物固体電解質材料を得ることができる。ここで、原料であるLiIは、大気中の水分と反応し、水和物(LiI・HO)に変質しやすい。一方、硫化物固体電解質材料は、水分と反応することでLiイオン伝導性が低下するが、合成時の水分制御という点では、通常、合成雰囲気における水分制御しか行われていない。例えばAr雰囲気中で合成を行うことで、従来はLiイオン伝導性の低下を抑制していた。これに対して、第一実施態様においては、LiIが含有する水和水(微量な水分)に着目し、この水和水が意外にもLiイオン伝導性に与える影響が大きいことを確認できた。 According to a first embodiment, by using LiI value of I B / I A is small, it is possible to obtain a high Li ion conductivity sulfide solid electrolyte material. Here, LiI which is a raw material reacts with moisture in the atmosphere, and is easily transformed into a hydrate (LiI · H 2 O). On the other hand, the sulfide solid electrolyte material is reduced in Li ion conductivity by reacting with moisture, but in terms of moisture control during synthesis, usually only moisture control in a synthetic atmosphere is performed. For example, by performing synthesis in an Ar atmosphere, conventionally, a decrease in Li ion conductivity has been suppressed. On the other hand, in the first embodiment, focusing on the hydrated water (a small amount of water) contained in LiI, it was confirmed that this hydrated water has an unexpectedly large effect on Li ion conductivity. .

第一実施態様における硫化物ガラスとは、原料組成物を非晶質化して合成した材料をいい、X線回折測定等において結晶としての周期性が観測されない厳密な「ガラス」のみならず、後述するメカニカルミリング等により非晶質化して合成した材料全般を意味する。そのため、X線回折測定等において、例えば原料(LiI等)に由来するピークが観察される場合であっても、非晶質化して合成した材料であれば、硫化物ガラスに該当する。また、第一実施態様におけるガラスセラミックスとは、硫化物ガラスを結晶化した材料をいう。ガラスセラミックスであるか否かは、例えばX線回折法により確認することができる。
以下、第一実施態様の硫化物固体電解質材料の製造方法について、工程ごとに説明する。
The sulfide glass in the first embodiment refers to a material synthesized by amorphizing the raw material composition, not only a strict “glass” in which periodicity as a crystal is not observed in X-ray diffraction measurement or the like, but also described later. It means all materials synthesized by amorphization by mechanical milling. Therefore, even in the case where, for example, a peak derived from a raw material (LiI or the like) is observed in X-ray diffraction measurement or the like, any material synthesized by amorphization corresponds to sulfide glass. Further, the glass ceramic in the first embodiment refers to a material obtained by crystallizing sulfide glass. Whether it is glass ceramics can be confirmed by, for example, an X-ray diffraction method.
Hereinafter, the manufacturing method of the sulfide solid electrolyte material of the first embodiment will be described step by step.

(1)調製工程
第一実施態様における調製工程は、少なくともLiIを含有する原料組成物を調製する工程である。
(1) Preparation step The preparation step in the first embodiment is a step of preparing a raw material composition containing at least LiI.

第一実施態様における原料組成物は、少なくともLiIを含有する。LiIは、CuKα線を用いたX線回折測定において、通常、2θ=25.7°±0.5°の位置にピーク(以下、ピークAと称する場合がある)を有する。一方、LiI・HOは、通常、2θ=20.8°±0.5°の位置にピーク(以下、ピークBと称する場合がある)を有する。第一実施態様におけるLiIは、通常、ピークBを有しない材料であるか、ピークBの強度が小さい材料である。例えばLiIがピークBを有する材料である場合、2θ=25.7°±0.5°のピークの回折強度をIとし、2θ=20.8°±0.5°のピークの回折強度をIとする。I/Iの値は、例えば0.98未満であり、0.5以下であることが好ましく、0.35以下であることがより好ましい。 The raw material composition in the first embodiment contains at least LiI. LiI usually has a peak (hereinafter sometimes referred to as peak A) at a position of 2θ = 25.7 ° ± 0.5 ° in X-ray diffraction measurement using CuKα rays. On the other hand, LiI.H 2 O usually has a peak (hereinafter sometimes referred to as peak B) at a position of 2θ = 20.8 ° ± 0.5 °. LiI in the first embodiment is usually a material having no peak B or a material having a low peak B intensity. For example, when LiI is a material having a peak B, and the diffraction intensity of the peak of 2θ = 25.7 ° ± 0.5 ° and I A, the diffraction intensity of the peak of 2θ = 20.8 ° ± 0.5 ° and I B. The value of I B / I A is, for example, less than 0.98, preferably 0.5 or less, and more preferably 0.35 or less.

また、原料組成物は、LiIに加えて、通常、硫黄含有化合物を含有する。なお、硫黄含有化合物は、硫化物であっても良く、硫黄単体であっても良い。中でも、原料組成物は、LiIに加えて、LiSと、A(Aは、P、Si、Ge、AlおよびBの少なくとも一種である)の硫化物とをさらに含有することが好ましい。LiSは、不純物が少ないことが好ましい。副反応を抑制することができるからである。LiSの合成方法としては、例えば特開平7−330312号公報に記載された方法等を挙げることができる。さらに、LiSは、WO2005/040039に記載された方法等を用いて精製されていることが好ましい。一方、Aの硫化物としては、例えば、P、P、SiS、GeS、Al、B等を挙げることができる。 Further, the raw material composition usually contains a sulfur-containing compound in addition to LiI. The sulfur-containing compound may be a sulfide or a single sulfur. In particular, the raw material composition preferably further contains Li 2 S and a sulfide of A (A is at least one of P, Si, Ge, Al, and B) in addition to LiI. Li 2 S preferably has few impurities. This is because side reactions can be suppressed. Examples of the method for synthesizing Li 2 S include the method described in JP-A-7-330312. Furthermore, Li 2 S is preferably purified using the method described in WO2005 / 040039. On the other hand, examples of the sulfide of A include P 2 S 3 , P 2 S 5 , SiS 2 , GeS 2 , Al 2 S 3 , and B 2 S 3 .

原料組成物における、LiSと、Aの硫化物との割合は、特に限定されるものではないが、オルト組成またはその近傍の組成であることが好ましい。LiSおよび架橋硫黄を実質的に含有しない硫化物固体電解質材料を得ることができるからである。ここで、オルトとは、一般的に、同じ酸化物を水和して得られるオキソ酸の中で、最も水和度の高いものをいう。第一実施態様においては、硫化物で最もLiSが付加している結晶組成をオルト組成という。例えば、LiS−P系ではLiPSがオルト組成に該当し、LiS−Al系ではLiAlSがオルト組成に該当し、LiS−B系ではLiBSがオルト組成に該当し、LiS−SiS系ではLiSiSがオルト組成に該当し、LiS−GeS系ではLiGeSがオルト組成に該当する。 The ratio of Li 2 S and the sulfide of A in the raw material composition is not particularly limited, but is preferably an ortho composition or a composition in the vicinity thereof. This is because a sulfide solid electrolyte material substantially free of Li 2 S and bridging sulfur can be obtained. Here, ortho generally refers to one having the highest degree of hydration among oxo acids obtained by hydrating the same oxide. In the first embodiment, the crystal composition in which Li 2 S is added most in the sulfide is referred to as an ortho composition. For example, Li 3 PS 4 corresponds to the ortho composition in the Li 2 S—P 2 S 5 system, Li 3 AlS 3 corresponds to the ortho composition in the Li 2 S—Al 2 S 3 system, and Li 2 S—B 2. In the S 3 system, Li 3 BS 3 corresponds to the ortho composition, in the Li 2 S—SiS 2 system, Li 4 SiS 4 corresponds to the ortho composition, and in the Li 2 S—GeS 2 system, Li 4 GeS 4 corresponds to the ortho composition. Applicable.

例えば、LiS−P系の硫化物固体電解質材料の場合、オルト組成を得るLiSおよびPの割合は、モル基準で、LiS:P=75:25である。LiS−Al系の硫化物固体電解質材料の場合、LiS−B系の硫化物固体電解質材料の場合も同様である。一方、LiS−SiS系の硫化物固体電解質材料の場合、オルト組成を得るLiSおよびSiSの割合は、モル基準で、LiS:SiS=66.7:33.3である。LiS−GeS系の硫化物固体電解質材料の場合も同様である。 For example, in the case of a Li 2 S—P 2 S 5 based sulfide solid electrolyte material, the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 to obtain the ortho composition is Li 2 S: P 2 S 5 = 75 on a molar basis. : 25. The same applies to the Li 2 S—Al 2 S 3 -based sulfide solid electrolyte material and the Li 2 S—B 2 S 3 -based sulfide solid electrolyte material. On the other hand, in the case of a Li 2 S—SiS 2 -based sulfide solid electrolyte material, the ratio of Li 2 S and SiS 2 to obtain the ortho composition is Li 2 S: SiS 2 = 66.7: 33.3 on a molar basis. It is. The same applies to the case of a Li 2 S—GeS 2 -based sulfide solid electrolyte material.

原料組成物が、LiSおよびPを含有する場合、LiSおよびPの合計に対するLiSの割合は、70mol%〜80mol%の範囲内であることが好ましく、72mol%〜78mol%の範囲内であることがより好ましく、74mol%〜76mol%の範囲内であることがさらに好ましい。なお、原料組成物が、LiSおよびAlを含有する場合、LiSおよびBを含有する場合も同様である。一方、原料組成物が、LiSおよびSiSを含有する場合、LiSおよびSiSの合計に対するLiSの割合は、62.5mol%〜70.9mol%の範囲内であることが好ましく、63mol%〜70mol%の範囲内であることがより好ましく、64mol%〜68mol%の範囲内であることがさらに好ましい。なお、原料組成物が、LiSおよびGeSを含有する場合も同様である。 Feedstock composition, if containing Li 2 S and P 2 S 5, the proportion of Li 2 S to the total of Li 2 S and P 2 S 5 is preferably in the range of 70 mol% 80 mol%, More preferably, it is in the range of 72 mol% to 78 mol%, and still more preferably in the range of 74 mol% to 76 mol%. The same applies when the raw material composition contains Li 2 S and Al 2 S 3, and also when Li 2 S and B 2 S 3 are contained. On the other hand, the raw material composition, if containing Li 2 S and SiS 2, the ratio of Li 2 S to the total of Li 2 S and SiS 2 is in a range of 62.5mol% ~70.9mol% Preferably, it is in the range of 63 mol% to 70 mol%, more preferably in the range of 64 mol% to 68 mol%. The same applies when the raw material composition contains Li 2 S and GeS 2 .

原料組成物に含まれるLiIの割合は、特に限定されるものではないが、例えば1mol%〜60mol%の範囲内であることが好ましく、5mol%〜50mol%の範囲内であることがより好ましく、10mol%〜40mol%の範囲内であることがさらに好ましく、14mol%〜30mol%の範囲内であることが特に好ましい。なお、原料組成物は、硫化物の他に、LiPO等のオルトオキソ酸等を含有していても良い。 The ratio of LiI contained in the raw material composition is not particularly limited, but is preferably in the range of, for example, 1 mol% to 60 mol%, more preferably in the range of 5 mol% to 50 mol%, More preferably, it is in the range of 10 mol% to 40 mol%, and particularly preferably in the range of 14 mol% to 30 mol%. The raw material composition may contain orthooxo acid such as Li 3 PO 4 in addition to sulfide.

また、原料組成物は、I/Iの値が所定の範囲にあるLiIを含有する。第一実施態様においては、例えば、厳密に水分管理が行われ、水和水の割合が低いLiIを購入し、そのまま原料として用いることができる。一方、調製工程の前にLiIの水和水を除去する乾燥工程を行うことで、所望のLiIを調製しても良い。LiIの水和水を除去する方法は、特に限定されるものではないが、例えば加熱乾燥、減圧乾燥(真空乾燥を含む)、およびこれらの組み合わせを挙げることができる。加熱乾燥の温度としては、LiIの水和水を除去できる温度であれば特に限定されるものではないが、例えば100℃以上であり、150℃以上であることが好ましい。一方、加熱温度は、通常、300℃以下である。また、乾燥時間は、例えば1分間〜10時間の範囲内である。乾燥時の雰囲気は、特に限定されるものではないが、Arガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。 Further, the raw material composition contains LiI which the value of I B / I A is within a predetermined range. In the first embodiment, for example, it is possible to purchase LiI that is strictly controlled for moisture and has a low ratio of hydrated water, and can be used as a raw material as it is. On the other hand, you may prepare desired LiI by performing the drying process which removes the hydration water of LiI before a preparation process. The method for removing the hydrated water of LiI is not particularly limited, and examples thereof include heat drying, vacuum drying (including vacuum drying), and combinations thereof. The temperature for drying by heating is not particularly limited as long as it is a temperature at which LiI hydrated water can be removed, but it is, for example, 100 ° C. or higher, and preferably 150 ° C. or higher. On the other hand, the heating temperature is usually 300 ° C. or lower. The drying time is, for example, in the range of 1 minute to 10 hours. The atmosphere during drying is not particularly limited, but is preferably an inert gas atmosphere such as an Ar gas atmosphere.

(2)非晶質化工程
第一実施態様における非晶質化工程は、上記原料組成物を非晶質化し、硫化物ガラスを合成する工程である。
(2) Amorphization step The amorphization step in the first embodiment is a step of amorphizing the raw material composition to synthesize sulfide glass.

原料組成物を非晶質化する方法としては、例えば、メカニカルミリングおよび溶融急冷法を挙げることができ、中でもメカニカルミリングが好ましい。常温での処理が可能であり、製造工程の簡略化を図ることができるからである。また、溶融急冷法は、反応雰囲気や反応容器に制限があるものの、メカニカルミリングは、目的とする組成の硫化物ガラスを簡便に合成できるという利点がある。メカニカルミリングは、乾式メカニカルミリングであっても良く、湿式メカニカルミリングであっても良いが、後者が好ましい。容器等の壁面に原料組成物が固着することを防止でき、より非晶質性の高い硫化物ガラスを得ることができるからである。   Examples of the method for amorphizing the raw material composition include mechanical milling and melt quenching, and mechanical milling is preferable among them. This is because processing at room temperature is possible, and the manufacturing process can be simplified. In addition, although the melt quench method has limitations on the reaction atmosphere and reaction vessel, mechanical milling has an advantage that a sulfide glass having a desired composition can be easily synthesized. The mechanical milling may be dry mechanical milling or wet mechanical milling, but the latter is preferred. This is because the raw material composition can be prevented from adhering to the wall surface of a container or the like, and a more amorphous sulfide glass can be obtained.

メカニカルミリングは、原料組成物を、機械的エネルギーを付与しながら混合する方法であれば特に限定されるものではないが、例えばボールミル、振動ミル、ターボミル、メカノフュージョン、ディスクミル等を挙げることができ、中でもボールミルが好ましく、特に遊星型ボールミルが好ましい。所望の硫化物ガラスを効率良く得ることができるからである。   Mechanical milling is not particularly limited as long as the raw material composition is mixed while applying mechanical energy, and examples thereof include a ball mill, a vibration mill, a turbo mill, a mechanofusion, and a disk mill. Among these, a ball mill is preferable, and a planetary ball mill is particularly preferable. This is because the desired sulfide glass can be obtained efficiently.

また、メカニカルミリングの各種条件は、所望の硫化物ガラスを得ることができるように設定する。例えば、遊星型ボールミルを用いる場合、容器に原料組成物および粉砕用ボールを加え、所定の回転数および時間で処理を行う。一般的に、回転数が大きいほど、硫化物ガラスの生成速度は速くなり、処理時間が長いほど、原料組成物から硫化物ガラスへの転化率は高くなる。遊星型ボールミルを行う際の台盤回転数としては、例えば200rpm〜500rpmの範囲内、中でも250rpm〜400rpmの範囲内であることが好ましい。また、遊星型ボールミルを行う際の処理時間は、例えば1時間〜100時間の範囲内、中でも1時間〜50時間の範囲内であることが好ましい。また、ボールミルに用いられる容器および粉砕用ボールの材料としては、例えばZrOおよびAl等を挙げることができる。また、粉砕用ボールの径は、例えば1mm〜20mmの範囲内である。 Various conditions of mechanical milling are set so that a desired sulfide glass can be obtained. For example, when a planetary ball mill is used, the raw material composition and grinding balls are added to the container, and the treatment is performed at a predetermined rotation speed and time. In general, the larger the number of revolutions, the faster the generation rate of sulfide glass, and the longer the treatment time, the higher the conversion rate from the raw material composition to sulfide glass. The rotation speed of the base plate when performing the planetary ball mill is preferably in the range of, for example, 200 rpm to 500 rpm, and more preferably in the range of 250 rpm to 400 rpm. Further, the treatment time when performing the planetary ball mill is preferably in the range of 1 hour to 100 hours, and more preferably in the range of 1 hour to 50 hours. Examples of the material for the container and ball for grinding used in the ball mill include ZrO 2 and Al 2 O 3 . Moreover, the diameter of the ball for grinding | pulverization exists in the range of 1 mm-20 mm, for example.

湿式メカニカルミリングに用いられる液体としては、上記原料組成物との反応で硫化水素を発生しない性質を有するものであることが好ましい。硫化水素は、液体の分子から解離したプロトンが、原料組成物や硫化物ガラスと反応することによって発生する。そのため、上記液体は、硫化水素が発生しない程度の非プロトン性を有していることが好ましい。また、非プロトン性液体は、通常、極性の非プロトン性液体と、無極性の非プロトン性液体とに大別することができる。   The liquid used for wet mechanical milling preferably has a property of not generating hydrogen sulfide by the reaction with the raw material composition. Hydrogen sulfide is generated when protons dissociated from liquid molecules react with the raw material composition or sulfide glass. Therefore, it is preferable that the liquid has an aprotic property that does not generate hydrogen sulfide. In addition, aprotic liquids can be broadly classified into polar aprotic liquids and nonpolar aprotic liquids.

極性の非プロトン性液体としては、特に限定されるものではないが、例えばアセトン等のケトン類;アセトニトリル等のニトリル類;N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)等のアミド類;ジメチルスルホキシド(DMSO)等のスルホキシド類等を挙げることができる。   The polar aprotic liquid is not particularly limited. For example, ketones such as acetone; nitriles such as acetonitrile; amides such as N, N-dimethylformamide (DMF); dimethyl sulfoxide (DMSO) And the like.

無極性の非プロトン性液体の一例としては、常温(25℃)で液体のアルカンを挙げることができる。上記アルカンは、鎖状アルカンであっても良く、環状アルカンであっても良い。上記鎖状アルカンの炭素数は、例えば5以上であることが好ましい。一方、上記鎖状アルカンの炭素数の上限は、常温で液体であれば特に限定されるものではない。上記鎖状アルカンの具体例としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、パラフィン等を挙げることができる。なお、上記鎖状アルカンは、分岐を有するものであっても良い。一方、上記環状アルカンの具体例としては、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロパラフィン等を挙げることができる。   An example of a nonpolar aprotic liquid is alkane that is liquid at room temperature (25 ° C.). The alkane may be a chain alkane or a cyclic alkane. The chain alkane preferably has, for example, 5 or more carbon atoms. On the other hand, the upper limit of the carbon number of the chain alkane is not particularly limited as long as it is liquid at room temperature. Specific examples of the chain alkane include pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, and paraffin. The chain alkane may have a branch. On the other hand, specific examples of the cyclic alkane include cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, and cycloparaffin.

また、無極性の非プロトン性液体の別の例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ジエチルエーテル、ジメチルエーテル等の鎖状エーテル類;テトロヒドロフラン等の環状エーテル類;クロロホルム、塩化メチル、塩化メチレン等のハロゲン化アルキル類;酢酸エチル等のエステル類;フッ化ベンゼン、フッ化ヘプタン、2,3−ジハイドロパーフルオロペンタン、1,1,2,2,3,3,4−ヘプタフルオロシクロペンタン等のフッ素系化合物を挙げることができる。なお、上記液体の添加量は、特に限定されるものではなく、所望の硫化物固体電解質材料を得ることができる程度の量であれば良い。   Other examples of nonpolar aprotic liquids include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; chain ethers such as diethyl ether and dimethyl ether; cyclic ethers such as tetrohydrofuran; chloroform Alkyl halides such as methyl chloride and methylene chloride; esters such as ethyl acetate; fluorinated benzene, heptane fluoride, 2,3-dihydroperfluoropentane, 1,1,2,2,3,3 Fluorine compounds such as 4-heptafluorocyclopentane can be exemplified. In addition, the addition amount of the said liquid is not specifically limited, What is necessary is just a quantity which can obtain a desired sulfide solid electrolyte material.

(3)熱処理工程
第一実施態様における熱処理工程は、上記硫化物ガラスを結晶化温度以上の温度で加熱し、ガラスセラミックスを合成する工程である。
(3) Heat treatment step The heat treatment step in the first embodiment is a step of heating the sulfide glass at a temperature equal to or higher than the crystallization temperature to synthesize glass ceramics.

熱処理温度は、通常、硫化物ガラスの結晶化温度以上の温度である。なお、硫化物ガラスの結晶化温度は、示差熱分析(DTA)により決定することができる。熱処理温度は、結晶化温度以上の温度であれば特に限定されるものではないが、例えば160℃以上であることが好ましい。一方、熱処理温度の上限は、所望のガラスセラミックスを合成できる温度であれば特に限定されるものではなく、硫化物ガラスの組成によって若干異なるものである。熱処理温度の上限は、例えば200℃近傍で上記ガラスセラミックスを合成できる温度である。   The heat treatment temperature is usually higher than the crystallization temperature of sulfide glass. In addition, the crystallization temperature of sulfide glass can be determined by differential thermal analysis (DTA). The heat treatment temperature is not particularly limited as long as the temperature is equal to or higher than the crystallization temperature, but is preferably 160 ° C. or higher, for example. On the other hand, the upper limit of the heat treatment temperature is not particularly limited as long as it is a temperature at which a desired glass ceramic can be synthesized, and is slightly different depending on the composition of the sulfide glass. The upper limit of the heat treatment temperature is, for example, a temperature at which the glass ceramic can be synthesized at around 200 ° C.

熱処理時間は、所望のガラスセラミックスが得られる時間であれば特に限定されるものではないが、例えば1分間〜24時間の範囲内であることが好ましい。また、熱処理は、不活性ガス雰囲気(例えばArガス雰囲気)で行うことが好ましい。ガラスセラミックスの劣化(例えば酸化)を防止できるからである。熱処理の方法は特に限定されるものではないが、例えば、焼成炉を用いる方法を挙げることができる。   The heat treatment time is not particularly limited as long as the desired glass ceramic can be obtained. For example, the heat treatment time is preferably in the range of 1 minute to 24 hours. The heat treatment is preferably performed in an inert gas atmosphere (for example, an Ar gas atmosphere). It is because deterioration (for example, oxidation) of glass ceramics can be prevented. The method for the heat treatment is not particularly limited, and examples thereof include a method using a firing furnace.

(4)硫化物固体電解質材料
第一実施態様により得られる硫化物固体電解質材料は、少なくともLiIを有し、通常は、LiI以外のイオン伝導体(例えば、LiPS)を有する。また、LiIの少なくとも一部は、通常、LiI成分としてイオン伝導体の構造中に取り込まれた状態で存在すると推測される。
(4) Sulfide solid electrolyte material The sulfide solid electrolyte material obtained by the first embodiment has at least LiI, and usually has an ionic conductor other than LiI (for example, Li 3 PS 4 ). Moreover, it is estimated that at least a part of LiI is usually present in a state of being incorporated into the structure of the ionic conductor as a LiI component.

上記イオン伝導体は、例えば、Li、A(Aは、P、Si、Ge、AlおよびBの少なくとも一種である)、およびSを有することが好ましく、中でも、オルト組成またはその近傍組成を有することがより好ましい。化学的安定性の高い硫化物固体電解質材料とすることができるからである。具体的には、上記イオン伝導体が、オルト組成のアニオン構造(PS 3−構造、SiS 4−構造、GeS 4−構造、AlS 3−構造、BS 3−構造)を主体として含有することが好ましい。オルト組成のアニオン構造の割合は、イオン伝導体における全アニオン構造に対して、60mol%以上であることが好ましく、70mol%以上であることがより好ましく、80mol%以上であることがさらに好ましく、90mol%以上であることが特に好ましい。なお、オルト組成のアニオン構造の割合は、ラマン分光法、NMR、XPS等により決定することができる。 The ionic conductor preferably has, for example, Li, A (A is at least one of P, Si, Ge, Al, and B), and S, and in particular, has an ortho composition or a composition in the vicinity thereof. Is more preferable. This is because a sulfide solid electrolyte material having high chemical stability can be obtained. Specifically, the ionic conductor is mainly composed of an anion structure having an ortho composition (PS 4 3- structure, SiS 4 4- structure, GeS 4 4- structure, AlS 3 3- structure, BS 3 3- structure). It is preferable to contain. The ratio of the anion structure of the ortho composition is preferably 60 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, still more preferably 80 mol% or more, based on the total anion structure in the ion conductor, 90 mol % Or more is particularly preferable. The ratio of the anion structure of the ortho composition can be determined by Raman spectroscopy, NMR, XPS, or the like.

上記硫化物固体電解質材料は、LiSを実質的に含有しないことが好ましい。硫化水素発生量の少ない硫化物固体電解質材料とすることができるからである。LiSは水と反応することで、硫化水素が発生する。例えば、原料組成物に含まれるLiSの割合が大きいと、LiSが残存しやすい。「LiSを実質的に含有しない」ことは、X線回折により確認することができる。具体的には、LiSのピーク(2θ=27.0°、31.2°、44.8°、53.1°)を有しない場合は、LiSを実質的に含有しないと判断することができる。 The sulfide solid electrolyte material preferably does not substantially contain Li 2 S. It is because it can be set as the sulfide solid electrolyte material with little hydrogen sulfide generation amount. Li 2 S reacts with water to generate hydrogen sulfide. For example, when the proportion of Li 2 S contained in the raw material composition is large, Li 2 S tends to remain. “Substantially free of Li 2 S” can be confirmed by X-ray diffraction. Specifically, when it does not have a Li 2 S peak (2θ = 27.0 °, 31.2 °, 44.8 °, 53.1 °), it is determined that it does not substantially contain Li 2 S. can do.

上記硫化物固体電解質材料は、架橋硫黄を実質的に含有しないことが好ましい。硫化水素発生量の少ない硫化物固体電解質材料とすることができるからである。「架橋硫黄」とは、LiSと上記Aの硫化物とが反応してなる化合物における架橋硫黄をいう。例えば、LiSおよびPが反応してなるSP−S−PS構造の架橋硫黄が該当する。このような架橋硫黄は、水と反応しやすく、硫化水素が発生しやすい。さらに、「架橋硫黄を実質的に含有しない」ことは、ラマン分光スペクトルの測定により、確認することができる。例えば、LiS−P系の硫化物固体電解質材料の場合、SP−S−PS構造のピークが、通常402cm−1に表れる。そのため、このピークが検出されないことが好ましい。また、PS 3−構造のピークは、通常417cm−1に表れる。第一実施態様においては、402cm−1における強度I402が、417cm−1における強度I417よりも小さいことが好ましい。より具体的には、強度I417に対して、強度I402は、例えば70%以下であることが好ましく、50%以下であることがより好ましく、35%以下であることがさらに好ましい。また、LiS−P系以外の硫化物固体電解質材料についても、架橋硫黄を含有するユニットを特定し、そのユニットのピークを測定することにより、架橋硫黄を実質的に含有していないことを判断することができる。 It is preferable that the sulfide solid electrolyte material does not substantially contain bridging sulfur. It is because it can be set as the sulfide solid electrolyte material with little hydrogen sulfide generation amount. “Bridged sulfur” refers to bridged sulfur in a compound obtained by reacting Li 2 S with the sulfide of A described above. For example, Li 2 S and P 2 S 5 is bridging sulfur reactions to become S 3 PS-PS 3 structure corresponds. Such bridging sulfur easily reacts with water and easily generates hydrogen sulfide. Furthermore, “substantially free of bridging sulfur” can be confirmed by measurement of a Raman spectrum. For example, in the case of a Li 2 S—P 2 S 5 sulfide solid electrolyte material, the peak of the S 3 P—S—PS 3 structure usually appears at 402 cm −1 . Therefore, it is preferable that this peak is not detected. Moreover, the peak of PS 4 3− structure usually appears at 417 cm −1 . In a first embodiment, the intensity I 402 at 402 cm -1 is preferably smaller than the intensity I 417 at 417 cm -1. More specifically, the strength I 402 is preferably 70% or less, more preferably 50% or less, and even more preferably 35% or less with respect to the strength I 417 . As for the sulfide solid electrolyte material other than Li 2 S-P 2 S 5 based, to identify the unit containing the crosslinking sulfur, by measuring the peak of the unit, are substantially free of bridging sulfur It can be judged that there is no.

上記硫化物固体電解質材料は、硫化物ガラスであっても良く、ガラスセラミックスであっても良い。また、上記硫化物固体電解質材料の形状としては、例えば粒子状を挙げることができる。粒子状の硫化物固体電解質材料の平均粒径(D50)は、例えば0.1μm〜50μmの範囲内であることが好ましい。また、上記硫化物固体電解質材料は、Liイオン伝導性が高いことが好ましく、常温におけるLiイオン伝導度は、例えば1×10−4S/cm以上であることが好ましく、1×10−3S/cm以上であることがより好ましい。 The sulfide solid electrolyte material may be sulfide glass or glass ceramics. Moreover, as a shape of the said sulfide solid electrolyte material, a particulate form can be mentioned, for example. The average particle diameter (D 50 ) of the particulate sulfide solid electrolyte material is preferably in the range of 0.1 μm to 50 μm, for example. The sulfide solid electrolyte material preferably has high Li ion conductivity, and the Li ion conductivity at room temperature is preferably 1 × 10 −4 S / cm or more, for example, 1 × 10 −3 S. / Cm or more is more preferable.

2.第二実施態様
第二実施態様の硫化物固体電解質材料の製造方法は、LiIの水和水を除去する乾燥工程と、少なくとも上記LiIを含有する原料組成物を調製する調製工程と、上記原料組成物を非晶質化し、硫化物ガラスを合成する非晶質化工程と、を有することを特徴とするものである。
2. Second Embodiment A method for producing a sulfide solid electrolyte material according to the second embodiment includes a drying step for removing LiI hydration water, a preparation step for preparing a raw material composition containing at least the LiI, and the raw material composition. And amorphizing step of synthesizing a sulfide glass.

第二実施態様によれば、乾燥工程により水和水を除去したLiIを用いることにより、Liイオン伝導性の高い硫化物固体電解質材料を得ることができる。第二実施態様における乾燥工程、非晶質化工程および熱処理工程については、上記「第一実施態様」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。特に第二実施態様においては、乾燥工程により、I/Iの値が0.98未満であるLiIを得ることが好ましい。 According to the second embodiment, a sulfide solid electrolyte material having high Li ion conductivity can be obtained by using LiI from which hydrated water has been removed by the drying step. The drying step, the amorphization step, and the heat treatment step in the second embodiment are the same as the contents described in the above “first embodiment”, so description thereof is omitted here. Particularly in the second embodiment, it is preferable to obtain LiI having a value of I B / I A of less than 0.98 by the drying step.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する。なお、特段の断りがない限り、秤量、合成、乾燥等の各操作は、Ar雰囲気下で行った。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. Unless otherwise specified, each operation such as weighing, synthesis, and drying was performed in an Ar atmosphere.

[実施例1]
出発原料として、硫化リチウム(LiS、日本化学工業社製)、五硫化二リン(P、アルドリッチ社製)およびヨウ化リチウム(LiI、アルドリッチ社製)を用いた。次に、LiIを、Ar雰囲気のグローブボックス内において、150℃で10分間乾燥した。次に、LiSおよびPを、75LiS・25Pのモル比(LiPS、オルト組成)となるように秤量した。次に、LiIの割合が20mol%となるようにLiIを秤量した。秤量した出発原料2gを遊星型ボールミルの容器(45cc、ZrO製)に投入し、脱水ヘプタン(水分量30ppm以下)4gを投入し、さらにZrOボール(φ=5mm、53g)を投入し、容器を完全に密閉した。この容器を遊星型ボールミル機(フリッチュ製P7)に取り付け、台盤回転数500rpmで、40時間メカニカルミリングを行った。その後、100℃で乾燥することによりヘプタンを除去し、硫化物ガラスを得た。
[Example 1]
As starting materials, lithium sulfide (Li 2 S, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.), diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 , manufactured by Aldrich) and lithium iodide (LiI, manufactured by Aldrich) were used. Next, LiI was dried at 150 ° C. for 10 minutes in a glove box under an Ar atmosphere. Next, Li 2 S and P 2 S 5 were weighed so as to have a molar ratio of 75Li 2 S · 25P 2 S 5 (Li 3 PS 4 , ortho composition). Next, LiI was weighed so that the LiI ratio was 20 mol%. 2 g of the weighed starting material is put into a planetary ball mill container (45 cc, made of ZrO 2 ), 4 g of dehydrated heptane (moisture content of 30 ppm or less) is added, and further ZrO 2 balls (φ = 5 mm, 53 g) are added, The container was completely sealed. This container was attached to a planetary ball mill (P7 made by Fritsch), and mechanical milling was performed for 40 hours at a base plate rotation speed of 500 rpm. Then, heptane was removed by drying at 100 ° C. to obtain a sulfide glass.

[実施例2]
LiIの乾燥条件を、150℃、30分間に変更したこと以外は、実施例1と同様にして硫化物ガラスを得た。
[Example 2]
A sulfide glass was obtained in the same manner as in Example 1 except that the drying condition of LiI was changed to 150 ° C. for 30 minutes.

[実施例3]
LiIの乾燥条件を、200℃、30分間に変更したこと以外は、実施例1と同様にして硫化物ガラスを得た。
[Example 3]
A sulfide glass was obtained in the same manner as in Example 1 except that the drying condition of LiI was changed to 200 ° C. for 30 minutes.

[比較例1]
LiIの乾燥を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして硫化物ガラスを得た。
[Comparative Example 1]
A sulfide glass was obtained in the same manner as in Example 1 except that LiI was not dried.

[実施例4]
実施例1で得られた硫化物ガラス0.5gをガラス管の中に入れ、そのガラス管をSUS製密閉容器に入れた。その密閉容器に対して、180℃で10時間熱処理を行い、ガラスセラミックスを得た。
[Example 4]
0.5 g of the sulfide glass obtained in Example 1 was placed in a glass tube, and the glass tube was placed in a SUS sealed container. The sealed container was heat-treated at 180 ° C. for 10 hours to obtain glass ceramics.

[実施例5]
実施例2で得られた硫化物ガラスを用いたこと以外は、実施例4と同様にしてガラスセラミックスを得た。
[Example 5]
Glass ceramics were obtained in the same manner as in Example 4 except that the sulfide glass obtained in Example 2 was used.

[実施例6]
実施例3で得られた硫化物ガラスを用いたこと以外は、実施例4と同様にしてガラスセラミックスを得た。
[Example 6]
Glass ceramics were obtained in the same manner as in Example 4 except that the sulfide glass obtained in Example 3 was used.

[比較例2]
比較例1で得られた硫化物ガラスを用いたこと以外は、実施例4と同様にしてガラスセラミックスを得た。
[Comparative Example 2]
Glass ceramics were obtained in the same manner as in Example 4 except that the sulfide glass obtained in Comparative Example 1 was used.

[評価]
(X線回折測定)
実施例1〜6における乾燥後のLiI、および、比較例1、2における未乾燥のLiIに対して、CuKα線を用いたX線回折(XRD)測定を行った。XRD測定には、リガク製RINT UltimaIIIを使用した。その結果を図3に示す。図3に示すように、LiIのピーク(2θ=25.7°付近のピークA)は、当然ながらいずれの場合にも観察された。一方、LiIの水和水のピーク(2θ=20.8°付近のピークB)は、乾燥により減少することが確認できた。また、2θ=25°および2θ=26°の間でベース線を引き、2θ=25.7°付近のピークAの強度と、対応する位置でのベース線の強度との差分を、ピークAの強度Iとした。同様に、2θ=20°および2θ=21°の間でベース線を引き、2θ=20.8°付近のピークBの強度と、対応する位置でのベース線の強度との差分を、ピークBの強度Iとした。その結果から、強度比I/Iを求めた。その結果を後述する表1に示す。
[Evaluation]
(X-ray diffraction measurement)
X-ray diffraction (XRD) measurement using CuKα rays was performed on LiI after drying in Examples 1 to 6 and undried LiI in Comparative Examples 1 and 2. For XRD measurement, RINT Ultimate III manufactured by Rigaku was used. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the LiI peak (peak A around 2θ = 25.7 °) was naturally observed in all cases. On the other hand, it was confirmed that the LiI hydrated water peak (peak B near 2θ = 20.8 °) decreased by drying. Also, a base line is drawn between 2θ = 25 ° and 2θ = 26 °, and the difference between the intensity of peak A near 2θ = 25.7 ° and the intensity of the base line at the corresponding position is and the intensity I a. Similarly, a base line is drawn between 2θ = 20 ° and 2θ = 21 °, and the difference between the intensity of peak B near 2θ = 20.8 ° and the intensity of the base line at the corresponding position is expressed as peak B. I was of the intensity I B. The results were determined the intensity ratio I B / I A. The results are shown in Table 1 described later.

(Liイオン伝導度測定)
実施例1〜6、比較例1、2で得られたサンプルに対して、交流インピーダンス法によるLiイオン伝導度(常温)の測定を行った。Liイオン伝導度の測定は以下のように行った。まず、サンプル粉末を4ton/cmの圧力でコールドプレスすることで、φ11.28mm、厚さ約500μmのペレットを作製した。次に、ペレットを、Arガスで充填した不活性雰囲気の容器内に設置して測定を行った。測定には、東陽テクニカ社製のソーラトロン(SI1260)を用いた。また、恒温槽で測定温度を25℃に調整した。その結果を図4および表1に示す。
(Li ion conductivity measurement)
The samples obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were measured for Li ion conductivity (normal temperature) by the AC impedance method. Li ion conductivity was measured as follows. First, the sample powder was cold pressed at a pressure of 4 ton / cm 2 to produce a pellet having a diameter of 11.28 mm and a thickness of about 500 μm. Next, the pellets were placed in an inert atmosphere container filled with Ar gas, and measurement was performed. For the measurement, Solartron (SI1260) manufactured by Toyo Corporation was used. Moreover, the measurement temperature was adjusted to 25 ° C. in a thermostatic bath. The results are shown in FIG.

Figure 2014125394
Figure 2014125394

図4および表1に示すように、実施例1〜3と、比較例1とを比べると、I/Iの値が小さくなる程、Liイオン伝導度が向上することが確認された。同様に、実施例4〜6と、比較例2とを比べると、I/Iの値が小さくなる程、Liイオン伝導度が向上することが確認された。 As shown in FIG. 4 and Table 1, the Examples 1 to 3, compared with Comparative Example 1, as the value of I B / I A is small, it was confirmed that the increase of Li ion conductivity. Similarly, as in Example 4-6, compared with Comparative Example 2, as the value of I B / I A is small, it was confirmed that the increase of Li ion conductivity.

Claims (5)

少なくともLiIを含有する原料組成物を調製する調製工程と、
前記原料組成物を非晶質化し、硫化物ガラスを合成する非晶質化工程と、を有し、
前記LiIは、CuKα線を用いたX線回折測定において、2θ=20.8°±0.5°の位置にピークを有しない材料であるか、
前記LiIが前記2θ=20.8°±0.5°の位置にピークを有する材料である場合、2θ=25.7°±0.5°のピークの回折強度をIとし、前記2θ=20.8°±0.5°のピークの回折強度をIとした際に、I/Iの値が0.98未満であることを特徴とする硫化物固体電解質材料の製造方法。
A preparation step of preparing a raw material composition containing at least LiI;
Amorphizing the raw material composition and synthesizing a sulfide glass, and
The LiI is a material having no peak at a position of 2θ = 20.8 ° ± 0.5 ° in the X-ray diffraction measurement using CuKα ray,
If the LiI is a material having a peak at the 2θ = 20.8 ° ± 0.5 °, the diffraction intensity of the peak of 2θ = 25.7 ° ± 0.5 ° and I A, the 2 [Theta] = A method for producing a sulfide solid electrolyte material, wherein the value of I B / I A is less than 0.98 when the diffraction intensity of the peak at 20.8 ° ± 0.5 ° is I B.
前記調製工程の前に、前記LiIの水和水を除去する乾燥工程を有することを特徴とする請求項1に記載の硫化物固体電解質材料の製造方法。   The method for producing a sulfide solid electrolyte material according to claim 1, further comprising a drying step of removing the LiI hydration water before the preparation step. LiIの水和水を除去する乾燥工程と、
少なくとも前記LiIを含有する原料組成物を調製する調製工程と、
前記原料組成物を非晶質化し、硫化物ガラスを合成する非晶質化工程と、
を有することを特徴とする硫化物固体電解質材料の製造方法。
A drying step to remove LiI hydration water;
A preparation step of preparing a raw material composition containing at least the LiI;
Amorphizing the raw material composition and synthesizing a sulfide glass; and
A method for producing a sulfide solid electrolyte material, comprising:
前記硫化物ガラスを結晶化温度以上の温度で加熱し、ガラスセラミックスを合成する熱処理工程を有することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の硫化物固体電解質材料の製造方法。   The sulfide solid electrolyte according to any one of claims 1 to 3, further comprising a heat treatment step of heating the sulfide glass at a temperature equal to or higher than a crystallization temperature to synthesize glass ceramics. Material manufacturing method. 前記原料組成物が、LiSと、A(Aは、P、Si、Ge、AlおよびBの少なくとも一種である)の硫化物とをさらに含有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載の硫化物固体電解質材料の製造方法。 The raw material composition further contains Li 2 S and a sulfide of A (A is at least one of P, Si, Ge, Al, and B). The method for producing a sulfide solid electrolyte material according to any one of claims 4 to 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107394263A (en) * 2017-06-29 2017-11-24 深圳大学 A kind of sulphide crystallites glass of high-lithium ion content and preparation method thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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