JP2018206630A - 硫化物固体電解質材料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本開示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。
本開示における乾燥工程は、LiI、LiBrおよびLiOHを含有する前駆体水溶液を乾燥し、水分を除去することにより、前駆体混合物を得る工程である。
本開示における電解質合成工程は、上記前駆体混合物における上記LiOHを硫化しLiHSとする硫化処理、上記LiHSから硫化水素を脱離させLi2Sとする脱硫化水素処理、および、副原料と反応させる合成処理を有する工程である。
硫化処理は、上記前駆体混合物における上記LiOHを硫化しLiHS(水硫化リチウム、LiSHとも称される)とする処理である。
脱硫化水素処理は、上記LiHSから硫化水素を脱離させLi2Sとする処理である。具体的には、2LiHS→Li2S+H2Sの反応が生じる。
本開示における合成処理は、副原料と反応させる処理である。副原料は、硫化処理前の前駆体混合物、硫化処理後の前駆体混合物、脱硫化水素処理前の前駆体混合物、または、脱硫化水素処理前の前駆体混合物と反応させることが好ましい。
本開示により得られる硫化物固体電解質材料は、少なくともLiIおよびLiBrを有し、通常は、さらにイオン伝導体(例えば、Li3PS4)を有する。また、LiIおよびLiBrの少なくとも一部は、通常、LiI成分およびLiBr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ことが好ましい。
ヨウ化水素酸(和光純薬製、特級、HI含量56.6重量%)を8.834gと、水酸化リチウム一水和物(LiOH・H2O、高純度化学製)を4.920gとを混合して混合溶液を得た。なお、LiOH・H2Oは、事前に超純水を用いて溶解させた。混合溶液をろ過し、その後、エバポレータ(温度60℃、ダイヤフラムポンプ)にて水分を除去した。さらに、オイルポンプ(60℃)および液体窒素トラップを用いて乾燥し、乾燥サンプルを得た。HIおよびLiOHの割合は、モル基準で、HI:LiOH=1:3であり、LiI:LiOH=1:2に該当する。
LiOH・H2Oの量を8.200gに変更したこと以外は、参考例1と同様にして、乾燥サンプルを得た。HIおよびLiOHの割合は、モル基準で、HI:LiOH=1:5であり、LiI:LiOH=1:4に該当する。
LiOH・H2Oの量を11.48gに変更したこと以外は、参考例1と同様にして、乾燥サンプルを得た。HIおよびLiOHの割合は、モル基準で、HI:LiOH=1:7であり、LiI:LiOH=1:6に該当する。
LiOH・H2Oの量を21.32gに変更したこと以外は、参考例1と同様にして、乾燥サンプルを得た。HIおよびLiOHの割合は、モル基準で、HI:LiOH=1:13であり、LiI:LiOH=1:12に該当する。
(外観観察)
参考例1〜4で得られた乾燥サンプルの外観を目視にて観察した。その結果を表1に示す。
参考例1〜4で得られた乾燥サンプルに対して、水分量測定を行った。水分量測定には、示差熱熱重量同時分析装置(TG/DTA装置、日立ハイテクサイエンス製)を用いた。なお、基準物質にはアルミナを用いた。水分量測定の結果(TG曲線)を図2に示す。
ヨウ化水素酸(和光純薬製、特級、HI含量56.6重量%)を8.834gと、臭化水素酸(ナカライテスク、特級、HBr含量48.1重量%)を6.575gと、水酸化リチウム一水和物(LiOH・H2O、高純度化学製)を6.560gとを混合して混合溶液を得た。なお、LiOH・H2Oは、事前に超純水を用いて溶解させた。混合溶液をろ過し、その後、エバポレータ(温度60℃、ダイヤフラムポンプ)にて水分を除去した。さらに、オイルポンプ(60℃)および液体窒素トラップを用いて乾燥し、乾燥サンプルを得た。HI、HBrおよびLiOHの割合は、モル基準で、HI:HBr:LiOH=1:1:4であり、LiI:LiBr:LiOH=1:1:2に該当する。
LiOH・H2Oの量を13.12gに変更したこと以外は、実験例1と同様にして、乾燥サンプルを得た。HI、HBrおよびLiOHの割合は、モル基準で、HI:HBr:LiOH=1:1:8であり、LiI:LiBr:LiOH=1:1:6に該当する。
LiOH・H2Oの量を16.34gに変更したこと以外は、実験例1と同様にして、乾燥サンプルを得た。HI、HBrおよびLiOHの割合は、モル基準で、HI:HBr:LiOH=1:1:10であり、LiI:LiBr:LiOH=1:1:8に該当する。
LiOH・H2Oの量を22.96gに変更したこと以外は、実験例1と同様にして、乾燥サンプルを得た。HI、HBrおよびLiOHの割合は、モル基準で、HI:HBr:LiOH=1:1:14であり、LiI:LiBr:LiOH=1:1:12に該当する。
(外観観察)
実験例1〜4で得られた乾燥サンプルの外観を目視にて観察した。その結果を表2に示す。
実験例1〜4で得られた乾燥サンプルに対して、水分量測定を行った。水分量測定には、示差熱熱重量同時分析装置(TG/DTA、日立ハイテクサイエンス製)を用いた。なお、基準物質にはアルミナを用いた。水分量測定の結果(TG曲線)を図4に示す。
ヨウ化水素酸(和光純薬製、特級、HI含量56.6重量%)を141.3gと、臭化水素酸(ナカライテスク、特級、HBr含量48.1重量%)を157.8gと、水酸化リチウム一水和物(LiOH・H2O、高純度化学製)を360.8gとを混合して混合溶液を得た。なお、LiOH・H2Oは、事前に超純水を用いて溶解させた。混合溶液をろ過し、その後、エバポレータ(温度60℃、ダイヤフラムポンプ)にて水分を除去した。さらに、オイルポンプ(60℃)および液体窒素トラップを用いて乾燥し、乾燥サンプルを得た。HI、HBrおよびLiOHの割合は、モル基準で、HI:HBr:LiOH=1:1.5:13.75であり、LiI:LiBr:LiOH=1:1.5:11.25に該当する。
(外観観察)
実験例5で得られた乾燥サンプルの外観を目視にて観察した。その結果、実験例5(LiOH/(LiI+LiBr)=4.5)で得られた乾燥サンプルは、白色塊状の粉末であった。
実験例5で得られた乾燥サンプルに対して、水分量測定を行った。水分量測定には、示差熱熱重量同時分析装置(TG/DTA、日立ハイテクサイエンス製)を用いた。なお、基準物質にはアルミナを用いた。水分量測定の結果(TG曲線)を図6に示し、DTA曲線を図7に示す。
Claims (3)
- LiI、LiBrおよびLiOHを含有する前駆体水溶液を乾燥し、水分を除去することにより、前駆体混合物を得る乾燥工程と、
前記前駆体混合物における前記LiOHを硫化しLiHSとする硫化処理、前記LiHSから硫化水素を脱離させLi2Sとする脱硫化水素処理、および、副原料と反応させる合成処理を有する電解質合成工程と、
を備え、
前記前駆体水溶液において、前記LiIおよび前記LiBrに対する前記LiOHのモル比(LiOH/(LiI+LiBr))が、3以上6未満である、硫化物固体電解質材料の製造方法。 - 前記前駆体水溶液において、前記LiIに対する前記LiBrのモル比(LiBr/LiI)が1以上1.5以下である、請求項1に記載の硫化物固体電解質材料の製造方法。
- 前記乾燥工程における乾燥温度が、200℃以下である、請求項1または請求項2に記載の硫化物固体電解質材料の製造方法。
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