JP2019071210A - Method for manufacturing inorganic material - Google Patents

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Abstract

To provide a method for manufacturing an inorganic material, which allows the vitrification of an inorganic composition to be conducted in a shorter time, and which can shorten a manufacturing time.SOLUTION: A method for manufacturing an inorganic material according to the present invention is one for manufacturing an inorganic material (A) which can be obtained from two or more kinds of inorganic compounds (A1). The method comprises: a preparation step of preparing a raw material inorganic composition (A2) including the two or more kinds of inorganic compounds (A1); an intermediate production step of heating the raw material inorganic composition (A2) at a temperature lower than a crystallization temperature of the inorganic material (A), thereby causing a reaction of the two or more kinds of inorganic compounds (A1) to obtain an intermediate inorganic composition (A3); and a vitrification step of performing a mechanical treatment on the intermediate inorganic composition (A3) thus obtained, thereby causing a reaction of the intermediate inorganic composition (A3) and the vitrification thereof to obtain the inorganic material (A).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、無機材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a method of producing an inorganic material.

リチウムイオン電池は、一般的に、携帯電話やノートパソコン等の小型携帯機器の電源として使用されている。また、最近では小型携帯機器以外に、電気自動車や電力貯蔵等の電源としてもリチウムイオン電池は使用され始めている。   Lithium ion batteries are generally used as a power source for small portable devices such as mobile phones and notebook computers. Also, recently, in addition to small portable devices, lithium ion batteries have also begun to be used as power sources for electric vehicles and power storage.

現在市販されているリチウムイオン電池には、可燃性の有機溶媒を含む電解液が使用されている。一方、電解液を固体電解質に変えて、電池を全固体化したリチウムイオン電池(以下、全固体型リチウムイオン電池とも呼ぶ。)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。   Currently commercially available lithium ion batteries use an electrolyte containing a flammable organic solvent. On the other hand, a lithium ion battery (hereinafter, also referred to as an all solid lithium ion battery) in which the battery is completely solidified by changing the electrolyte solution to a solid electrolyte does not use a flammable organic solvent in the battery. Can be simplified, and is considered to be excellent in manufacturing cost and productivity.

このような固体電解質に用いられる固体電解質材料としては、例えば、硫化物系固体電解質材料が知られている。   As a solid electrolyte material used for such a solid electrolyte, for example, a sulfide-based solid electrolyte material is known.

特許文献1(特開2016−27545号公報)には、CuKα線を用いたX線回折測定における2θ=29.86°±1.00°の位置にピークを有し、Li2y+3PS(0.1≦y≦0.175)の組成を有することを特徴とする硫化物系固体電解質材料が記載されている。 Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2016-27545) has a peak at a position of 2θ = 29.86 ° ± 1.00 ° in X-ray diffraction measurement using a CuKα ray, Li 2 y + 3 PS 4 (0 A sulfide-based solid electrolyte material is described which is characterized by having a composition of 1 ≦ y ≦ 0.175).

特開2016−27545号公報JP, 2016-27545, A

特許文献1に記載されているような硫化物系無機固体電解質材料は、一般的に、無機固体電解質材料の原料となる2種以上の無機化合物を含有する無機組成物を、メカニカルミリング法等の方法を用いて機械的処理することによりガラス化する工程を経て得られる。
しかし、本発明者らの検討によれば、無機組成物を機械的処理することによりガラス化する工程は非常に時間がかかり生産性が悪いことが明らかになった。すなわち、上記のような無機組成物を機械的処理することによりガラス化する工程を含む無機材料の製造方法は工業的生産には向いていなかった。
A sulfide-based inorganic solid electrolyte material as described in Patent Document 1 generally includes an inorganic composition containing two or more inorganic compounds as raw materials of the inorganic solid electrolyte material, such as a mechanical milling method or the like. It is obtained through the process of vitrification by mechanical processing using a method.
However, according to the study of the present inventors, it has been revealed that the step of vitrifying the inorganic composition by mechanical treatment is very time-consuming and the productivity is poor. That is, the method for producing an inorganic material including the step of vitrifying the above-mentioned inorganic composition by mechanical treatment is not suitable for industrial production.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、無機組成物のガラス化をより短時間でおこなうことができ、製造時間を短縮することが可能な無機材料の製造方法を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method of producing an inorganic material capable of vitrifying an inorganic composition in a shorter time and shortening the production time. .

本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討を重ねた。その結果、目的の無機材料の結晶化温度未満の温度で原料の無機組成物を加熱し、中間無機組成物を得てからガラス化工程をおこなうことにより、無機組成物のガラス化工程を短縮することができることを見出して本発明を完成するに至った。   The present inventors diligently studied to achieve the above object. As a result, the raw inorganic composition is heated at a temperature lower than the crystallization temperature of the target inorganic material to obtain an intermediate inorganic composition and then the vitrification process is performed to shorten the vitrification process of the inorganic composition. It has been found that it is possible to complete the present invention.

本発明によれば、
2種以上の無機化合物(A1)により得られる無機材料(A)を製造するための製造方法であって、
上記2種以上の無機化合物(A1)を含む原料無機組成物(A2)を準備する準備工程と、
上記原料無機組成物(A2)を上記無機材料(A)の結晶化温度未満の温度で加熱することにより、上記2種以上の無機化合物(A1)を反応させて中間無機組成物(A3)を得る中間物生成工程と、
得られた上記中間無機組成物(A3)を機械的処理することにより、上記中間無機組成物(A3)を反応させるとともにガラス化して上記無機材料(A)を得るガラス化工程と、
を含む無機材料の製造方法が提供される。
According to the invention
It is a manufacturing method for manufacturing an inorganic material (A) obtained by two or more kinds of inorganic compounds (A1),
A preparation step of preparing a raw material inorganic composition (A2) containing the two or more types of inorganic compounds (A1),
By heating the above raw material inorganic composition (A2) at a temperature lower than the crystallization temperature of the above inorganic material (A), the above two or more kinds of inorganic compounds (A1) are reacted to produce an intermediate inorganic composition (A3) Obtaining intermediates,
Vitrifying the obtained intermediate inorganic composition (A3) by mechanical treatment to cause the intermediate inorganic composition (A3) to react and vitrify to obtain the inorganic material (A);
A method of producing an inorganic material comprising the

本発明によれば、無機組成物のガラス化をより短時間でおこなうことができ、製造時間を短縮することが可能な無機材料の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, vitrification of an inorganic composition can be performed in a short time, and the manufacturing method of the inorganic material which can shorten manufacturing time can be provided.

実施例および比較例における、メカノケミカル処理前の無機組成物のX線回折スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction spectrum of the inorganic composition before a mechanochemical process in an Example and a comparative example. 実施例および比較例における、メカノケミカル処理を100時間おこなった後の無機組成物のX線回折スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction spectrum of the inorganic composition after performing a mechanochemical process for 100 hours in an Example and a comparative example. 実施例および比較例における、メカノケミカル処理を200時間おこなった後の無機組成物のX線回折スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction spectrum of the inorganic composition after performing a mechanochemical process for 200 hours in an Example and a comparative example. 実施例における、メカノケミカル処理を所定時間おこなった後の無機組成物のX線回折スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction spectrum of the inorganic composition after performing mechanochemical processing for a predetermined period in an Example. 実施例9(a)および実施例10(b)における無機組成物のX線回折スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction spectrum of the inorganic composition in Example 9 (a) and Example 10 (b). 比較例2における無機組成物のX線回折スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction spectrum of the inorganic composition in the comparative example 2. FIG. 参考例における中間無機組成物のX線回折スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction spectrum of the intermediate | middle inorganic composition in a reference example.

以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。数値範囲の「A〜B」は特に断りがなければ、A以上B以下を表す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described using the drawings. In all the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is appropriately omitted. Unless otherwise noted, “A to B” in the numerical range represents A or more and B or less.

はじめに、本実施形態に係る無機材料の製造方法について説明する。
本実施形態に係る無機材料の製造方法は、2種以上の無機化合物(A1)により得られる無機材料(A)を製造するための製造方法であって、2種以上の無機化合物(A1)を含む原料無機組成物(A2)を準備する準備工程と、原料無機組成物(A2)を無機材料(A)の結晶化温度未満の温度で加熱することにより、2種以上の無機化合物(A1)を反応させて中間無機組成物(A3)を得る中間物生成工程と、得られた中間無機組成物(A3)を機械的処理することにより、中間無機組成物(A3)を反応させるとともにガラス化して無機材料(A)を得るガラス化工程と、を含む。
First, a method of manufacturing the inorganic material according to the present embodiment will be described.
The method for producing an inorganic material according to the present embodiment is a method for producing an inorganic material (A) obtained by two or more types of inorganic compounds (A1), and the method for producing two or more types of inorganic compounds (A1) A preparation step of preparing a raw material inorganic composition (A2) containing the raw material inorganic composition (A2), and heating the raw material inorganic composition (A2) at a temperature lower than the crystallization temperature of the inorganic material (A) The intermediate inorganic composition (A3) is reacted and vitrified by mechanically treating the intermediate inorganic composition (A3) by mechanically treating the intermediate inorganic composition (A3) with the intermediate formation step of obtaining the intermediate inorganic composition (A3). And vitrifying to obtain the inorganic material (A).

本実施形態に係る無機材料の製造方法によれば、従来の製造方法に比べて、無機組成物をガラス化する工程を大幅に短縮することができ、その結果、無機材料(A)の製造時間を短縮することが可能である。この理由については明らかではないが、以下の理由が推察される。
まず、2種以上の無機化合物(A1)を含む原料無機組成物(A2)を、目的の無機材料(A)の結晶化温度未満の温度で加熱すると活性化エネルギー以上のエネルギーを簡単に与えることができるので、エネルギーの放出とともに低いエネルギー状態である中間無機組成物(A3)が短時間で得られる。そして、中間無機組成物(A3)の自由エネルギーと準安定状態であるガラス状態の無機材料(A)の自由エネルギーは近いため、より小さなエネルギーで中間無機組成物(A3)から準安定状態であるガラス状態の無機材料(A)にすることができる。
以上の理由から、ガラス化工程の前に、目的の無機材料(A)の結晶化温度未満の温度で原料無機組成物(A2)の加熱をおこない、あらかじめ低いエネルギー状態である中間無機組成物(A3)とすることにより、より小さなエネルギーで準安定状態のガラス状態にすることができ、従来の製造方法に比べて、無機組成物をガラス化する工程を大幅に短縮することができると考えられる。
According to the method of producing an inorganic material according to the present embodiment, the step of vitrifying the inorganic composition can be significantly shortened as compared with the conventional method of production, and as a result, the production time of the inorganic material (A) Can be shortened. Although the reason for this is not clear, the following reason is inferred.
First, when the raw material inorganic composition (A2) containing two or more kinds of inorganic compounds (A1) is heated at a temperature lower than the crystallization temperature of the target inorganic material (A), energy more than activation energy is easily given. As a result, the intermediate inorganic composition (A3), which is in a low energy state with the release of energy, can be obtained in a short time. And since the free energy of the intermediate inorganic composition (A3) and the free energy of the inorganic material (A) in the glassy state which is metastable state are close, the intermediate inorganic composition (A3) is metastable state with smaller energy It can be made into an inorganic material (A) in a glass state.
From the above reasons, before the vitrification step, the raw inorganic composition (A2) is heated at a temperature lower than the crystallization temperature of the target inorganic material (A), and the intermediate inorganic composition ( By setting it as A3), it is considered that the metastable glass state can be obtained with less energy, and the step of vitrifying the inorganic composition can be significantly shortened compared to the conventional manufacturing method. .

以下、各工程について詳細に説明する。   Each step will be described in detail below.

(原料無機組成物(A2)を準備する準備工程)
はじめに、2種以上の無機化合物(A1)を含む原料無機組成物(A2)を準備する。
無機化合物(A1)としては機械的処理により互いに化学反応して新たな無機材料を生成する化合物を2種以上用いる。これらの無機化合物(A1)は、目的の無機材料(A)に応じて適宜選択することができる。
なお、本実施形態において、「機械的処理により互いに化学反応して新たな無機材料を生成する」とは、機械的処理によって、共存する2種以上の無機化合物が化学反応して、新たな無機材料が生成することを意味する。
(Preparation step of preparing the raw material inorganic composition (A2))
First, a raw material inorganic composition (A2) containing two or more kinds of inorganic compounds (A1) is prepared.
As the inorganic compound (A1), two or more compounds that chemically react with each other by mechanical treatment to form a new inorganic material are used. These inorganic compounds (A1) can be suitably selected according to the target inorganic material (A).
In the present embodiment, “to generate a new inorganic material by causing a chemical reaction with each other by mechanical treatment” means that a chemical reaction between two or more kinds of coexisting inorganic compounds is caused by a mechanical treatment, and thereby a new inorganic material is generated. It means that the material is formed.

原料無機組成物(A2)は、例えば、目的の無機材料(A)が所望の組成比になるように、原料である2種以上の無機化合物(A1)を所定のモル比で混合することにより得ることができる。ここで、原料無機組成物(A2)中の各無機化合物(A1)の混合比は、得られる目的の無機材料(A)が所望の組成比になるように調整する。
2種以上の無機化合物(A1)を混合する方法としては各無機化合物(A1)を均一に混合できる混合方法であれば特に限定されないが、例えば、ボールミル、ビーズミル、振動ミル、打撃粉砕装置、ミキサー(パグミキサー、リボンミキサー、タンブラーミキサー、ドラムミキサー、V型混合器等)、ニーダー、2軸ニーダー、気流粉砕機等を用いて混合することができる。
各無機化合物(A1)を混合するときの攪拌速度や処理時間、温度、反応圧力、混合物に加えられる重力加速度等の混合条件は、混合物の処理量によって適宜決定することができる。
The raw material inorganic composition (A2) is obtained, for example, by mixing two or more inorganic compounds (A1) as raw materials at a predetermined molar ratio so that the target inorganic material (A) has a desired composition ratio. You can get it. Here, the mixing ratio of each inorganic compound (A1) in the raw material inorganic composition (A2) is adjusted so that the target inorganic material (A) to be obtained has a desired composition ratio.
The method for mixing two or more inorganic compounds (A1) is not particularly limited as long as it is a mixing method capable of uniformly mixing each inorganic compound (A1), but, for example, a ball mill, bead mill, vibration mill, impact pulverizer, mixer (Pug mixer, ribbon mixer, tumbler mixer, drum mixer, V-type mixer etc.), kneader, twin-screw kneader, air stream crusher etc. can be used for mixing.
The mixing conditions such as stirring speed, processing time, temperature, reaction pressure, gravity acceleration applied to the mixture when mixing each inorganic compound (A1) can be appropriately determined depending on the amount of the mixture to be processed.

本実施形態に係る無機材料(A)としては特に限定されないが、例えば、無機固体電解質材料、正極活物質、負極活物質等が挙げられる。
上記無機固体電解質材料としては特に限定されないが、硫化物系無機固体電解質材料、酸化物系無機固体電解質材料、その他のリチウム系無機固体電解質材料等を挙げることができる。これらの中でも、硫化物系無機固体電解質材料が好ましい。
また、上記無機固体電解質材料としては特に限定されないが、例えば、全固体型リチウムイオン電池を構成する固体電解質層に用いられるものが挙げられる。
Although it does not specifically limit as an inorganic material (A) which concerns on this embodiment, For example, an inorganic solid electrolyte material, a positive electrode active material, a negative electrode active material etc. are mentioned.
The inorganic solid electrolyte material is not particularly limited, and examples thereof include a sulfide-based inorganic solid electrolyte material, an oxide-based inorganic solid electrolyte material, and other lithium-based inorganic solid electrolyte materials. Among these, sulfide-based inorganic solid electrolyte materials are preferable.
Further, the inorganic solid electrolyte material is not particularly limited, and examples thereof include those used for a solid electrolyte layer constituting an all solid lithium ion battery.

上記硫化物系無機固体電解質材料としては、例えば、LiS−P材料、LiS−SiS材料、LiS−GeS材料、LiS−Al材料、LiS−SiS−LiPO材料、LiS−P−GeS材料、LiS−LiO−P−SiS材料、LiS−GeS−P−SiS材料、LiS−SnS−P−SiS材料、LiS−P−LiN材料、Li2+X−P材料、LiS−P−P材料等が挙げられる。
これらの中でも、リチウムイオン伝導性に優れ、かつ広い電圧範囲で分解等を起こさない安定性を有する点から、LiS−P材料が好ましい。ここで、例えば、LiS−P材料とは、少なくともLiS(硫化リチウム)とP(硫化リン)とを含む無機組成物を機械的処理により互いに化学反応させることにより得られる無機材料を意味する。
ここで、本実施形態において、硫化リチウムには多硫化リチウムも含まれる。
Examples of the sulfide-based inorganic solid electrolyte material include Li 2 S-P 2 S 5 material, Li 2 S-SiS 2 material, Li 2 S-GeS 2 material, Li 2 S-Al 2 S 3 material, Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 material, Li 2 S-P 2 S 5 -GeS 2 material, Li 2 S-Li 2 O -P 2 S 5 -SiS 2 material, Li 2 S-GeS 2 -P 2 S 5 -SiS 2 material, Li 2 S-SnS 2 -P 2 S 5 -SiS 2 material, Li 2 S-P 2 S 5 -Li 3 N materials, Li 2 S 2 + X -P 4 S 3 material, Li 2 SP 2 S 5 -P 4 S 3 materials and the like can be mentioned.
Among these, a Li 2 S—P 2 S 5 material is preferable from the viewpoint of excellent lithium ion conductivity and stability that does not cause decomposition or the like in a wide voltage range. Here, for example, with the Li 2 S—P 2 S 5 material, an inorganic composition containing at least Li 2 S (lithium sulfide) and P 2 S 5 (phosphorus sulfide) is chemically reacted with each other by mechanical processing. Means the inorganic material obtained by
Here, in the present embodiment, lithium sulfide is also included in lithium sulfide.

上記酸化物系無機固体電解質材料としては、例えば、LiTi(PO、LiZr(PO、LiGe(PO等のNASICON型、(La0.5+xLi0.5−3x)TiO等のペロブスカイト型、LiO−P材料、LiO−P−LiN材料等が挙げられる。
その他のリチウム系無機固体電解質材料としては、例えば、LiPON、LiNbO、LiTaO、LiPO、LiPO4−x(xは0<x≦1)、LiN、LiI、LISICON等が挙げられる。
さらに、これらの無機固体電解質の結晶を析出させて得られるガラスセラミックスも無機固体電解質材料として用いることができる。
Examples of the oxide-based inorganic solid electrolyte material, for example, LiTi 2 (PO 4) 3 , LiZr 2 (PO 4) 3, LiGe 2 (PO 4) 3 , etc. NASICON type, (La 0.5 + x Li 0.5 -3X) TiO 3 or the like perovskite, Li 2 O-P 2 O 5 material, Li 2 O-P 2 O 5 -Li 3 N material, and the like.
Examples of other lithium-based inorganic solid electrolyte materials include LiPON, LiNbO 3 , LiTaO 3 , Li 3 PO 4 , LiPO 4-x N x (x is 0 <x ≦ 1), LiN, LiI, LISICON, etc. Be
Furthermore, glass ceramics obtained by depositing crystals of these inorganic solid electrolytes can also be used as the inorganic solid electrolyte material.

本実施形態に係る硫化物系無機固体電解質材料はリチウムイオン伝導性を有し、かつ、構成元素としてLi、PおよびSを含んでいるものが好ましい。
ここで、目的の無機材料(A)が硫化物系無機固体電解質材料を含む場合、原料である2種以上の無機化合物(A1)としては、硫化リチウムおよび硫化リンを少なくとも含むことが好ましい。
The sulfide-based inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment preferably has lithium ion conductivity and contains Li, P and S as constituent elements.
Here, when the target inorganic material (A) contains a sulfide-based inorganic solid electrolyte material, it is preferable that at least lithium sulfide and phosphorus sulfide be contained as the two or more inorganic compounds (A1) as the raw materials.

原料として用いる硫化リチウムとしては特に限定されず、市販されている硫化リチウムを使用してもよいし、例えば、水酸化リチウムと硫化水素との反応により得られる硫化リチウムを使用してもよい。高純度な硫化物系無機固体電解質材料を得る観点および副反応を抑制する観点から、不純物の少ない硫化リチウムを使用することが好ましい。
ここで、本実施形態において、硫化リチウムには多硫化リチウムも含まれる。
The lithium sulfide used as the raw material is not particularly limited, and commercially available lithium sulfide may be used. For example, lithium sulfide obtained by the reaction of lithium hydroxide and hydrogen sulfide may be used. From the viewpoint of obtaining a high purity sulfide-based inorganic solid electrolyte material and from the viewpoint of suppressing side reactions, it is preferable to use lithium sulfide with few impurities.
Here, in the present embodiment, lithium sulfide is also included in lithium sulfide.

原料として用いる硫化リンとしては特に限定されず、市販されている硫化リン(例えば、P、P、P、P等)を使用することができる。高純度な硫化物系無機固体電解質材料を得る観点および副反応を抑制する観点から、不純物の少ない硫化リンを使用することが好ましい。また、硫化リンに代えて、相当するモル比の単体リン(P)および単体硫黄(S)を用いることもできる。単体リン(P)および単体硫黄(S)は、工業的に生産され、販売されているものであれば、特に限定なく使用することができる。 The phosphorus sulfide used as the raw material is not particularly limited, and commercially available phosphorus sulfide (for example, P 2 S 5 , P 4 S 3 , P 4 S 7 , P 4 S 5 and the like) can be used. From the viewpoint of obtaining a high-purity sulfide-based inorganic solid electrolyte material and from the viewpoint of suppressing side reactions, it is preferable to use phosphorus sulfide with few impurities. Also, instead of phosphorus sulfide, it is also possible to use elemental phosphorus (P) and elemental sulfur (S) in a corresponding molar ratio. Single phosphorus (P) and single sulfur (S) can be used without particular limitation as long as they are industrially produced and sold.

原料としては窒化リチウムを用いてもよい。ここで、窒化リチウム中の窒素はNとして系内に排出されるため、原料である無機化合物として窒化リチウムを利用することで、構成元素としてLi、P、およびSを含む硫化物系無機固体電解質材料に対し、Li組成のみを増加させることが可能となる。
本実施形態に係る窒化リチウムとしては特に限定されず、市販されている窒化リチウム(例えば、LiN等)を使用してもよいし、例えば、金属リチウム(例えば、Li箔)と窒素ガスとの反応により得られる窒化リチウムを使用してもよい。高純度な固体電解質材料を得る観点および副反応を抑制する観点から、不純物の少ない窒化リチウムを使用することが好ましい。
Lithium nitride may be used as a raw material. Here, since nitrogen in lithium nitride is discharged into the system as N 2 , a sulfide-based inorganic solid containing Li, P, and S as constituent elements by using lithium nitride as an inorganic compound as a raw material It is possible to increase only the Li composition to the electrolyte material.
The lithium nitride according to this embodiment is not particularly limited, and commercially available lithium nitride (for example, Li 3 N) may be used. For example, metallic lithium (for example, Li foil) and nitrogen gas may be used. Lithium nitride obtained by the reaction of From the viewpoint of obtaining a high purity solid electrolyte material and from the viewpoint of suppressing side reaction, it is preferable to use lithium nitride with few impurities.

また、本実施形態に係る硫化物系無機固体電解質材料は、電気化学的安定性、水分や空気中での安定性および取り扱い性等を向上させる観点から、当該硫化物系無機固体電解質材料中の上記Pの含有量に対する上記Liの含有量のモル比Li/Pが好ましくは1.0以上10.0以下であり、より好ましくは1.0以上5.0以下であり、さらに好ましくは2.0以上4.0以下であり、さらにより好ましくは2.5以上3.5以下であり、特に好ましくは2.8以上3.2以下である。また、上記Pの含有量に対する上記Sの含有量のモル比S/Pが好ましくは1.0以上10.0以下であり、より好ましくは2.0以上6.0以下であり、さらに好ましくは3.0以上5.0以下であり、さらにより好ましくは3.5以上4.5以下であり、特に好ましくは3.8以上4.2以下である。
ここで、本実施形態に係る硫化物系無機固体電解質材料中のLi、PおよびSの含有量は、例えば、ICP発光分光分析またはX線光電子分光法により求めることができる。
In addition, the sulfide-based inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment can be contained in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material from the viewpoint of improving the electrochemical stability, the stability in water and air, the handleability, and the like. The molar ratio Li / P of the content of the Li to the content of the P is preferably 1.0 or more and 10.0 or less, more preferably 1.0 or more and 5.0 or less, and still more preferably 2. It is 0 or more and 4.0 or less, more preferably 2.5 or more and 3.5 or less, and particularly preferably 2.8 or more and 3.2 or less. Moreover, molar ratio S / P of content of said S with respect to content of said P becomes like this. Preferably it is 1.0 or more and 10.0 or less, More preferably, it is 2.0 or more and 6.0 or less, More preferably, It is 3.0 or more and 5.0 or less, still more preferably 3.5 or more and 4.5 or less, and particularly preferably 3.8 or more and 4.2 or less.
Here, the content of Li, P and S in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment can be determined, for example, by ICP emission spectroscopy or X-ray photoelectron spectroscopy.

また、本実施形態に係る硫化物系無機固体電解質材料は、電気化学的安定性、水分や空気中での安定性および取り扱い性等により優れるとともに、硫化水素の発生をより一層抑制することができる観点から、オルト組成であるLiPSが好ましい。
ここで、LiS−P系の硫化物系無機固体電解質材料ではLiPSがオルト組成に該当する。また、オルト組成の硫化物系無機固体電解質材料には、理論的にはLiSが残留していないため、LiSに由来する硫化水素の発生をより一層防止することができる。
In addition, the sulfide-based inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment is excellent in electrochemical stability, stability in water and air, handleability, and the like, and can further suppress the generation of hydrogen sulfide. From the viewpoint, the ortho composition Li 3 PS 4 is preferable.
Here, Li 3 PS 4 corresponds to the ortho composition in the Li 2 S—P 2 S 5 based sulfide-based inorganic solid electrolyte material. In addition, since Li 2 S theoretically does not remain in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material having the ortho composition, generation of hydrogen sulfide derived from Li 2 S can be further prevented.

本実施形態に係る無機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。本実施形態の粒子状の無機固体電解質材料は特に限定されないが、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における平均粒子径d50が、好ましくは1μm以上50μm以下であり、より好ましくは2μm以上40μm以下、さらに好ましくは3μm以上35μm以下である。
無機固体電解質材料の平均粒子径d50を上記範囲内とすることにより、良好なハンドリング性を維持すると共に、得られる固体電解質膜のリチウムイオン伝導性をより一層向上させることができる。
As a shape of the inorganic solid electrolyte material which concerns on this embodiment, a particulate form can be mentioned, for example. The particulate inorganic solid electrolyte material of the present embodiment is not particularly limited, but the average particle diameter d 50 in weight-based particle size distribution by laser diffraction / scattering type particle size distribution measurement method is preferably 1 μm to 50 μm, more preferably It is 2 micrometers or more and 40 micrometers or less, More preferably, they are 3 micrometers or more and 35 micrometers or less.
By setting the average particle diameter d 50 of the inorganic solid electrolyte material in the above range, it is possible to maintain good handling properties and to further improve lithium ion conductivity of the obtained solid electrolyte membrane.

上記正極活物質としては特に限定されず、例えば、リチウムイオン電池の正極層に使用可能な正極活物質が挙げられる。例えば、リチウムコバルト酸化物(LiCoO)、リチウムニッケル酸化物(LiNiO)、リチウムマンガン酸化物(LiMn)、固溶体酸化物(LiMnO−LiMO(M=Co、Ni等))、リチウム−マンガン−ニッケル酸化物(LiNi1/3Mn1/3Co1/3)、オリビン型リチウムリン酸化物(LiFePO)等の複合酸化物;CuS、Li−Cu−S化合物、TiS、FeS、MoS、V、Li−Mo−S化合物、Li−Ti−S化合物、Li−V−S化合物、Li−Fe−S化合物等の硫化物系正極活物質等が挙げられる。
これらの中でも、より高い放電容量密度を有し、かつ、サイクル特性により優れる観点から、硫化物系正極活物質が好ましく、Li−Mo−S化合物、Li−Ti−S化合物、Li−V−S化合物がより好ましい。
It does not specifically limit as said positive electrode active material, For example, the positive electrode active material which can be used for the positive electrode layer of a lithium ion battery is mentioned. For example, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), solid solution oxide (Li 2 MnO 3 -LiMO 2 (M = Co, Ni, etc.) Complex oxides such as lithium-manganese-nickel oxide (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ), olivine type lithium phosphorus oxide (LiFePO 4 ), etc .; CuS, Li-Cu-S compound Sulfide-based positive electrode active materials such as TiS 2 , FeS, MoS 2 , V 2 S 5 , Li-Mo-S compounds, Li-Ti-S compounds, Li-V-S compounds, Li-Fe-S compounds, etc. Can be mentioned.
Among these, from the viewpoint of having higher discharge capacity density and being excellent in cycle characteristics, a sulfide-based positive electrode active material is preferable, and a Li-Mo-S compound, a Li-Ti-S compound, a Li-V-S compound Compounds are more preferred.

ここで、Li−Mo−S化合物は構成元素としてLi、Mo、およびSを含んでいるものであり、通常は原料であるモリブデン硫化物および硫化リチウムを含む無機組成物を機械的処理により互いに化学反応させることにより得ることができる。
また、Li−Ti−S化合物は構成元素としてLi、Ti、およびSを含んでいるものであり、通常は原料であるチタン硫化物および硫化リチウムを含む無機組成物を機械的処理により互いに化学反応させることにより得ることができる。
Li−V−S化合物は構成元素としてLi、V、およびSを含んでいるものであり、通常は原料であるバナジウム硫化物および硫化リチウムを含む無機組成物を機械的処理により互いに化学反応させることにより得ることができる。
Here, the Li-Mo-S compound contains Li, Mo, and S as constituent elements, and the inorganic composition containing molybdenum sulfide and lithium sulfide, which are the raw materials, is usually chemically treated with each other by mechanical processing. It can be obtained by reaction.
In addition, the Li-Ti-S compound contains Li, Ti, and S as constituent elements, and usually chemically reacts with each other by mechanical processing of an inorganic composition containing titanium sulfide and lithium sulfide as raw materials. It can be obtained by
The Li-V-S compound contains Li, V, and S as constituent elements, and usually chemically reacts with each other by mechanical processing an inorganic composition containing vanadium sulfide and lithium sulfide as raw materials. It can be obtained by

上記負極活物質としては特に限定されず、例えば、リチウムイオン電池の負極層に使用可能な負極活物質が挙げられる。例えば、リチウム合金、スズ合金、シリコン合金、ガリウム合金、インジウム合金、アルミニウム合金等を主体とした金属系材料;リチウムチタン複合酸化物(例えばLiTi12)等が挙げられる。 It does not specifically limit as said negative electrode active material, For example, the negative electrode active material which can be used for the negative electrode layer of a lithium ion battery is mentioned. For example, metal materials mainly composed of lithium alloy, tin alloy, silicon alloy, gallium alloy, indium alloy, aluminum alloy and the like; lithium titanium composite oxide (for example, Li 4 Ti 5 O 12 ) and the like can be mentioned.

(中間無機組成物(A3)を得る中間物生成工程)
つづいて、原料無機組成物(A2)を無機材料(A)の結晶化温度未満の温度で加熱することにより、2種以上の無機化合物(A1)を反応させて中間無機組成物(A3)を得る。ここで、無機材料(A)の結晶化温度以上の温度で加熱すると、原料無機組成物(A2)の結晶化が進んでしまい、より安定な状態になってしまう。その結果、ガラス化工程の時間が著しく増加してしまうため好ましくない。
原料無機組成物(A2)を加熱する際の温度は、目的の無機材料(A)の結晶化温度に応じて適宜設定することができる。
ここで、無機材料(A)の結晶化温度は、例えば示差熱分析により測定することができる。例えば、示差熱分析装置を使用し、無機材料(A)をゆっくりと昇温していくとガラス転移温度で吸熱ピークが現れ、続いて結晶化温度に達すると発熱ピークが現れるので、発熱ピークのピーク温度を計測し、そのピーク温度を結晶化温度とすることができる。
(Step of Forming Intermediate to Obtain Intermediate Inorganic Composition (A3))
Subsequently, by heating the raw material inorganic composition (A2) at a temperature lower than the crystallization temperature of the inorganic material (A), two or more kinds of inorganic compounds (A1) are reacted to produce an intermediate inorganic composition (A3). obtain. Here, when heating is performed at a temperature equal to or higher than the crystallization temperature of the inorganic material (A), the crystallization of the raw material inorganic composition (A2) proceeds to become a more stable state. As a result, the time of the vitrification process is significantly increased, which is not preferable.
The temperature when heating the raw material inorganic composition (A2) can be appropriately set according to the crystallization temperature of the target inorganic material (A).
Here, the crystallization temperature of the inorganic material (A) can be measured, for example, by differential thermal analysis. For example, when the temperature of the inorganic material (A) is slowly raised using a differential thermal analyzer, an endothermic peak appears at the glass transition temperature, and then an exothermic peak appears when the crystallization temperature is reached. The peak temperature can be measured and the peak temperature can be taken as the crystallization temperature.

例えば、目的の無機材料(A)が硫化物系無機固体電解質材料を含む場合、原料無機組成物(A2)の熱分解等を抑制しながら反応を効果的に進める観点から、原料無機組成物(A2)の加熱処理温度は180℃以上260℃未満の範囲内であることが好ましく、200℃以上255℃以下の範囲内であることがより好ましく、220℃以上250℃以下の範囲内であることがさらに好ましい。   For example, when the target inorganic material (A) contains a sulfide-based inorganic solid electrolyte material, the raw material inorganic composition (from the viewpoint of effectively advancing the reaction while suppressing the thermal decomposition and the like of the raw material inorganic composition (A2) The heat treatment temperature of A2) is preferably in the range of 180 ° C. to less than 260 ° C., more preferably in the range of 200 ° C. to 255 ° C., and in the range of 220 ° C. to 250 ° C. Is more preferred.

原料無機組成物(A2)を加熱する時間は特に限定されるものではないが、例えば、1分間以上24時間以下の範囲内であり、好ましくは0.1時間以上10時間以下である。加熱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。なお、このような加熱する際の温度、時間等の条件は、本実施形態に係る無機材料(A)の特性を最適なものにするため適宜調整することができる。   Although the time to heat a raw material inorganic composition (A2) is not specifically limited, For example, it exists in the range of 1 minute or more and 24 hours or less, Preferably it is 0.1 hours or more and 10 hours or less. Although the method of heating is not specifically limited, For example, the method of using a kiln can be mentioned. In addition, conditions, such as temperature at the time of such heating, time, can be suitably adjusted, in order to optimize the characteristic of the inorganic material (A) which concerns on this embodiment.

また、2種以上の無機化合物(A1)が反応して中間無機組成物(A3)が得られたかどうかは、例えば、線源としてCuKα線を用いたX線回折により得られるスペクトルにおいて、新たな結晶ピークが生成したか否かで判断することができる。   In addition, whether or not two or more inorganic compounds (A1) react to obtain an intermediate inorganic composition (A3) is, for example, new in a spectrum obtained by X-ray diffraction using CuKα radiation as a radiation source. It can be judged whether or not a crystal peak is generated.

目的の無機材料(A)が硫化物系無機固体電解質材料である場合、中間無機組成物(A3)はLiを含むことが好ましく、LiおよびLiPSを含むことがより好ましく、Li、LiPSおよびLiSを含むことがさらに好ましい。
ここで、中間無機組成物(A3)に含まれる無機化合物の同定は、例えば、中間無機組成物(A3)のX線回折パターンを測定し、得られたX線回折パターンと、JCPDS(Joint Committee on Powder Diffraction Standards)カード等の公知のXRDデーターベースを比較することにより同定することができる。
If the purpose of the inorganic material (A) is a sulfide-based inorganic solid electrolyte material, an intermediate inorganic composition (A3) preferably contains a Li 4 P 2 S 6, Li 4 P 2 S 6 and Li 3 PS 4 It is more preferable to include Li 4 P 2 S 6 , Li 3 PS 4 and Li 2 S.
Here, for identification of the inorganic compound contained in the intermediate inorganic composition (A3), for example, the X-ray diffraction pattern of the intermediate inorganic composition (A3) is measured, and the obtained X-ray diffraction pattern, JCPDS (Joint Committee It can be identified by comparing known XRD data bases such as on Powder Diffraction Standards) cards.

(無機材料(A)を得るガラス化工程)
つづいて、得られた中間無機組成物(A3)を機械的処理することにより、中間無機組成物(A3)を反応させるとともにガラス化して無機材料(A)を得る。
ここで、機械的処理は、中間無機組成物(A3)を構成する無機化合物を機械的に衝突させることにより、中間無機組成物(A3)を化学反応させながらガラス化させることができるものであり、例えば、メカノケミカル処理等が挙げられる。
(Vitrification process to obtain inorganic material (A))
Subsequently, the resulting intermediate inorganic composition (A3) is mechanically treated to react the intermediate inorganic composition (A3) and to vitrify to obtain an inorganic material (A).
Here, the mechanical treatment can vitrify the chemical reaction of the intermediate inorganic composition (A3) by causing the inorganic compounds constituting the intermediate inorganic composition (A3) to mechanically collide with each other. For example, mechanochemical processing etc. are mentioned.

ここで、メカノケミカル処理とは、対象の組成物にせん断力、衝突力または遠心力のような機械的エネルギーを加えつつガラス化する方法である。メカノケミカル処理によるガラス化をおこなう装置としては、ボールミル、ビーズミル、振動ミル、ターボミル、メカノフュージョン、ディスクミル、ロールミル等の粉砕・分散機;削岩機や振動ドリル、インパクトドライバ等で代表される回転(せん断応力)および打撃(圧縮応力)を組み合わせた機構からなる回転・打撃粉砕装置;高圧型グライディングロール等が挙げられる。これらの中でも、非常に高い衝撃エネルギーを効率良く発生させることができる観点から、ボールミルおよびビーズミルが好ましく、ボールミルが特に好ましい。また、連続生産性に優れている観点から、ロールミル;削岩機や振動ドリル、インパクトドライバ等で代表される回転(せん断応力)および打撃(圧縮応力)を組み合わせた機構からなる回転・打撃粉砕装置;高圧型グライディングロール等が好ましい。   Here, the mechanochemical treatment is a method of vitrifying while applying mechanical energy such as shear force, impact force or centrifugal force to the target composition. The apparatus for performing vitrification by mechanochemical treatment includes grinding and dispersing machines such as ball mill, bead mill, vibration mill, turbo mill, mechano fusion, disc mill, roll mill, etc .; rotary machines represented by rock drilling machine, vibration drill, impact driver etc. A rotary / impact pulverizer comprising a mechanism combining (shear stress) and impact (compressive stress); high pressure type gliding rolls etc. may be mentioned. Among these, a ball mill and a bead mill are preferable, and a ball mill is particularly preferable, from the viewpoint of being able to efficiently generate very high impact energy. In addition, from the viewpoint of excellent continuous productivity, a roll mill; a rotary / impact pulverizer comprising a mechanism combining rotation (shear stress) and impact (compressive stress) represented by a rock drilling machine, vibration drill, impact driver, etc. High pressure type gliding rolls are preferred.

また、メカノケミカル処理は非活性雰囲気下でおこなうことが好ましい。これにより、中間無機組成物(A3)や無機材料(A)と、水蒸気や酸素等との反応を抑制することができる。
また、上記非活性雰囲気下とは、真空雰囲気下または不活性ガス雰囲気下のことである。上記非活性雰囲気下では、水分の接触を避けるために露点が−50℃以下であることが好ましく、−60℃以下であることがより好ましい。上記不活性ガス雰囲気下とは、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気下のことである。これらの不活性ガスは、製品への不純物の混入を防止するために、高純度である程好ましい。混合系への不活性ガスの導入方法としては、混合系内が不活性ガス雰囲気で満たされる方法であれば特に限定されないが、不活性ガスをパージする方法、不活性ガスを一定量導入し続ける方法等が挙げられる。
In addition, the mechanochemical treatment is preferably performed in a non-active atmosphere. Thereby, the reaction of the intermediate inorganic composition (A3) or the inorganic material (A) with water vapor or oxygen can be suppressed.
Moreover, under the said inactive atmosphere is under vacuum atmosphere or inert gas atmosphere. Under the non-active atmosphere, the dew point is preferably −50 ° C. or less, more preferably −60 ° C. or less, in order to avoid contact with water. The inert gas atmosphere is an atmosphere of an inert gas such as argon gas, helium gas, nitrogen gas and the like. These inert gases are preferably as high in purity as possible to prevent contamination of the product with impurities. The method of introducing the inert gas into the mixed system is not particularly limited as long as the mixed system is filled with an inert gas atmosphere, but a method of purging the inert gas, the constant amount of the inert gas is continued to be introduced Methods etc.

また、中間無機組成物(A3)をガラス化するときに、ヘキサン、トルエン、またはキシレン等の非プロトン性有機溶媒を添加して、溶媒に各原料を分散させた状態でガラス化してもよい。   In addition, when the intermediate inorganic composition (A3) is vitrified, an aprotic organic solvent such as hexane, toluene or xylene may be added to vitrify the respective raw materials dispersed in the solvent.

中間無機組成物(A3)をガラス化するときの回転速度や処理時間、温度、反応圧力、中間無機組成物(A3)に加えられる重力加速度等の混合条件は、無機組成物の種類や処理量によって適宜決定することができる。一般的には、回転速度が速いほど、ガラスの生成速度は速くなり、処理時間が長いほどガラスヘの転化率は高くなる。
通常は、線源としてCuKα線を用いたX線回折分析をしたとき、中間無機組成物(A3)の回折ピークが消失または低下していたら、中間無機組成物(A3)はガラス化され、所望の無機材料(A)が得られていると判断することができる。
The mixing conditions such as the rotational speed, processing time, temperature, reaction pressure, and gravity acceleration applied to the intermediate inorganic composition (A3) when vitrifying the intermediate inorganic composition (A3) are the kind and throughput of the inorganic composition. It can be determined as appropriate. Generally, the higher the rotational speed, the faster the rate of glass formation, and the longer the treatment time, the higher the conversion to glass.
Usually, when X-ray diffraction analysis is performed using CuKα radiation as a radiation source, the intermediate inorganic composition (A3) is vitrified if the diffraction peak of the intermediate inorganic composition (A3) disappears or decreases. It can be determined that the inorganic material (A) is obtained.

ここで、目的の無機材料(A)が硫化物系無機固体電解質材である場合、中間無機組成物(A3)をガラス化する工程では、線源としてCuKα線を用いたX線回折により得られるスペクトルにおいて回折角2θ=15.7±0.3°の位置に存在する最大回折強度をバックグラウンド強度Iとし、回折角2θ=26.9±0.9°の位置に存在する回折ピークの回折強度をIとしたとき、I/Iの値が好ましくは12.2以下、より好ましくは12.0以下となるまで機械的処理をおこなうことが好ましい。
/Iを上記上限値以下とすることにより、硫化物系無機固体電解質材のリチウムイオン伝導性を向上させることができる。さらに、このような硫化物系無機固体電解質材を用いると、入出力特性に優れた全固体型リチウムイオン電池を得ることができる。
ここで、回折角2θ=15.7±0.3°の位置に存在する最大回折強度は、基準の回折強度であり、回折角2θ=26.9±0.9°の位置に存在する回折ピークは硫化リチウム由来の回折ピークである。
したがって、I/Iは、硫化物系無機固体電解質材中の硫化リチウムの含有量の指標を表している。I/Iが小さいほど、硫化物系無機固体電解質材に含まれる硫化リチウムの量が少ないことを意味する。
硫化リチウムはリチウムイオン伝導性が低いため、硫化リチウムの含有量が少ないほど硫化物系無機固体電解質材のリチウムイオン伝導性は向上するものと考えられる。
Here, when the target inorganic material (A) is a sulfide-based inorganic solid electrolyte material, it can be obtained by X-ray diffraction using CuKα rays as a radiation source in the step of vitrifying the intermediate inorganic composition (A3) the maximum diffraction intensity at the position of the diffraction angle 2θ = 15.7 ± 0.3 ° in the spectrum by the background intensity I a, the diffraction peak at the position of the diffraction angle 2θ = 26.9 ± 0.9 ° The mechanical processing is preferably performed until the value of I B / I A is preferably 12.2 or less, more preferably 12.0 or less, when the diffraction intensity is I B.
By setting I B / I A to the above upper limit value or less, lithium ion conductivity of the sulfide-based inorganic solid electrolyte material can be improved. Furthermore, when such a sulfide-based inorganic solid electrolyte material is used, an all-solid-state lithium ion battery excellent in input / output characteristics can be obtained.
Here, the maximum diffraction intensity existing at the position of the diffraction angle 2θ = 15.7 ± 0.3 ° is the reference diffraction intensity, and the diffraction angle existing at the position of the diffraction angle 2θ = 26.9 ± 0.9 ° The peaks are diffraction peaks derived from lithium sulfide.
Therefore, I B / I A represents an index of the content of lithium sulfide in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material. The smaller I B / I A means that the amount of lithium sulfide contained in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material is smaller.
Since lithium sulfide has low lithium ion conductivity, it is considered that lithium ion conductivity of the sulfide-based inorganic solid electrolyte material improves as the content of lithium sulfide decreases.

また、目的の無機材料(A)が硫化物系無機固体電解質材である場合、中間無機組成物(A3)をガラス化する工程では、27.0℃、印加電圧10mV、測定周波数域0.1Hz〜7MHzの測定条件における交流インピーダンス法によるリチウムイオン伝導度が0.5×10−4S・cm−1以上、好ましくは1.0×10−4S・cm−1以上となるまで機械的処理をおこなうことが好ましい。これにより、リチウムイオン伝導性により一層優れた硫化物系無機固体電解質材を得ることができる。 When the target inorganic material (A) is a sulfide-based inorganic solid electrolyte material, in the step of vitrifying the intermediate inorganic composition (A3), 27.0 ° C., applied voltage 10 mV, measurement frequency range 0.1 Hz Mechanical treatment until lithium ion conductivity by AC impedance method under measurement conditions of ~ 7 MHz becomes 0.5 10 4 S cm -1 or more, preferably 1.0 10 4 S cm 1 or more It is preferable to Thus, a sulfide-based inorganic solid electrolyte material can be obtained which is further excellent in lithium ion conductivity.

(無機材料(A)の少なくとも一部を結晶化する結晶化工程)
つづいて、ガラス化工程の後に、得られた無機材料(A)を加熱することによって、無機材料(A)の少なくとも一部を結晶化する結晶化工程をさらにおこなってもよい。得られたガラス状態の無機材料(A)を加熱することによって、無機材料(A)の少なくとも一部を結晶化して、ガラスセラミックス状態(結晶化ガラスとも呼ばれる。)の無機材料(A)を得ることができる。こうすることにより、例えば、より一層リチウムイオン伝導性に優れた無機固体電解質材料を得ることができる。
(Crystallization step of crystallizing at least a part of the inorganic material (A))
Subsequently, after the vitrification process, the obtained inorganic material (A) may be heated to further perform a crystallization process of crystallizing at least a part of the inorganic material (A). By heating the obtained inorganic material (A) in the glass state, at least a part of the inorganic material (A) is crystallized to obtain the inorganic material (A) in the glass ceramic state (also called crystallized glass). be able to. By doing this, it is possible to obtain, for example, an inorganic solid electrolyte material having even more excellent lithium ion conductivity.

ガラス状態の無機材料(A)を加熱する際の温度としては十分に結晶化を進めることができる温度であれば特に限定されないが、例えば、無機材料(A)の熱分解等を抑制しながら結晶化を効果的に進める観点から、260℃以上500℃以下の範囲内であることが好ましく、270℃以上350℃以下の範囲内であることがより好ましく、280℃以上350℃以下の範囲内であることがさらに好ましい。
ガラス状態の無機材料(A)を加熱する時間は、所望の無機材料(A)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分間以上24時間以下の範囲内であり、好ましくは0.5時間以上3時間以下である。加熱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。なお、このような加熱する際の温度、時間等の条件は無機材料(A)の特性を最適なものにするため適宜調整することができる。
The temperature at which the glassy inorganic material (A) is heated is not particularly limited as long as crystallization can be sufficiently advanced. For example, while suppressing the thermal decomposition of the inorganic material (A) It is preferable to be in the range of 260 ° C. or more and 500 ° C. or less, more preferably in the range of 270 ° C. or more and 350 ° C. or less, and in the range of 280 ° C. or more and 350 ° C. or less. It is further preferred that
The time for heating the glassy inorganic material (A) is not particularly limited as long as the desired inorganic material (A) can be obtained, but is, for example, in the range of 1 minute to 24 hours. Preferably, they are 0.5 hours or more and 3 hours or less. Although the method of heating is not specifically limited, For example, the method of using a kiln can be mentioned. In addition, conditions, such as temperature at the time of such heating, time, can be suitably adjusted, in order to optimize the characteristic of an inorganic material (A).

また、ガラス状態の無機材料(A)の加熱は、例えば、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。これにより、無機材料(A)の劣化(例えば、酸化)を防止することができる。
ガラス状態の無機材料(A)を加熱するときの不活性ガスとしては、例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス等が挙げられる。これらの不活性ガスは、製品への不純物の混入を防止するために、高純度である程好ましく、また、水分の接触を避けるために、露点が−50℃以下であることが好ましく、−60℃以下であることが特に好ましい。混合系への不活性ガスの導入方法としては、混合系内が不活性ガス雰囲気で満たされる方法であれば特に限定されないが、不活性ガスをパージする方法、不活性ガスを一定量導入し続ける方法等が挙げられる。
Moreover, it is preferable to perform heating of the inorganic material (A) of a glass state, for example under inert gas atmosphere. Thereby, deterioration (for example, oxidation) of the inorganic material (A) can be prevented.
As an inert gas at the time of heating the inorganic material (A) of a glass state, argon gas, helium gas, nitrogen gas etc. are mentioned, for example. These inert gases are preferably as high in purity as possible to prevent the contamination of impurities into the product, and preferably have a dew point of −50 ° C. or less to avoid contact with moisture, −60 It is particularly preferable that the temperature is not higher than ° C. The method of introducing the inert gas into the mixed system is not particularly limited as long as the mixed system is filled with an inert gas atmosphere, but a method of purging the inert gas, the constant amount of the inert gas is continued to be introduced Methods etc.

(粉砕、分級、または造粒する工程)
本実施形態に係る無機材料(A)の製造方法では、必要に応じて、得られた無機材料(A)を粉砕、分級、または造粒する工程をさらにおこなってもよい。例えば、粉砕により微粒子化し、その後、分級操作や造粒操作によって粒子径を調整することにより、所望の粒子径を有する無機材料(A)を得ることができる。上記粉砕方法としては特に限定されず、ミキサー、気流粉砕、乳鉢、回転ミル、コーヒーミル等公知の粉砕方法を用いることができる。また、上記分級方法としては特に限定されず、篩等公知の方法を用いることができる。
これらの粉砕または分級は、空気中の水分との接触を防ぐことができる点から、不活性ガス雰囲気下または真空雰囲気下で行うことが好ましい。
(Step of crushing, classification or granulation)
In the method of producing the inorganic material (A) according to the present embodiment, the step of pulverizing, classifying, or granulating the obtained inorganic material (A) may be further performed, as necessary. For example, it is possible to obtain an inorganic material (A) having a desired particle size by pulverizing it into fine particles and then adjusting the particle size by classification operation or granulation operation. The above-mentioned pulverizing method is not particularly limited, and a known pulverizing method such as a mixer, pneumatic pulverizing, a mortar, a rotary mill, a coffee mill or the like can be used. Moreover, it does not specifically limit as said classification method, Well-known methods, such as a sieve, can be used.
It is preferable to carry out such pulverization or classification under an inert gas atmosphere or a vacuum atmosphere in that it can prevent contact with moisture in the air.

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these are the illustrations of this invention, and various structures other than the above can also be employ | adopted.
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like as long as the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described by way of Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

<評価方法>
はじめに、以下の実施例、比較例における評価方法を説明する。
<Evaluation method>
First, evaluation methods in the following examples and comparative examples will be described.

(1)X線回折分析
X線回折装置(リガク社製、RINT2000)を用いて、X線回折分析法により、実施例および比較例で得られた硫化物系無機固体電解質材料の回折スペクトルをそれぞれ求めた。なお、線源としてCuKα線を用いた。ここで、回折角2θ=15.7±0.3°の位置に存在する最大回折強度をバックグラウンド強度Iとし、回折角2θ=26.9±0.9°の位置に存在する回折ピークの回折強度をIとしI/Iを求めた。得られた結果を表1〜4に示す。
(1) X-ray Diffraction Analysis Diffraction spectra of the sulfide-based inorganic solid electrolyte materials obtained in Examples and Comparative Examples were each obtained by X-ray diffraction analysis using an X-ray diffractometer (RINT 2000, manufactured by Rigaku Corporation) I asked. In addition, CuK alpha ray was used as a radiation source. Here, the diffraction peak of maximum diffraction intensity at the position of the diffraction angle 2θ = 15.7 ± 0.3 ° and background intensity I A, at the position of the diffraction angle 2θ = 26.9 ± 0.9 ° I B / I A was determined by setting I B as the diffraction intensity of The obtained results are shown in Tables 1 to 4.

(2)リチウムイオン伝導度の測定
実施例および比較例で得られた硫化物系無機固体電解質材料に対して、交流インピーダンス法によるリチウムイオン伝導度の測定をおこなった。
リチウムイオン伝導度の測定はバイオロジック社製、ポテンショスタット/ガルバノスタットSP−300を用いた。試料の大きさは直径9.5mm、厚さ約1.3mm、測定条件は、印加電圧10mV、測定温度27.0℃、測定周波数域0.1Hz〜7MHz、電極はLi箔とした。
ここで、リチウムイオン伝導度測定用の試料としては、プレス装置を用いて、実施例および比較例で得られた粉末状の硫化物系無機固体電解質材料150mgを270MPa、10分間プレスして得られる直径9.5mm、厚さ約1.3mmの板状の硫化物系無機固体電解質材料を用いた。
(2) Measurement of Lithium Ion Conductivity The lithium ion conductivity of the sulfide-based inorganic solid electrolyte material obtained in Examples and Comparative Examples was measured by an AC impedance method.
The measurement of lithium ion conductivity used the biologic company make and potentiostat / galvanostat SP-300. The sample had a diameter of 9.5 mm, a thickness of about 1.3 mm, measurement conditions were an applied voltage of 10 mV, a measurement temperature of 27.0 ° C., a measurement frequency range of 0.1 Hz to 7 MHz, and an electrode of Li foil.
Here, as a sample for lithium ion conductivity measurement, it can be obtained by pressing 150 mg of the powdery sulfide-based inorganic solid electrolyte material obtained in Examples and Comparative Examples at 270 MPa for 10 minutes using a press device. A plate-like sulfide-based inorganic solid electrolyte material having a diameter of 9.5 mm and a thickness of about 1.3 mm was used.

<実施例1>
硫化物系無機固体電解質材料であるLiS−P材料を以下の手順で作製した。
原料には、LiS(シグマアルドリッチジャパン製、純度99.9%)、P(関東化学製試薬)を使用した。
LiS粉末とP粉末(LiS:P=80:20(モル%))の合計30gをボールミル(400mLポット、φ10mmボール500g使用)にて120rpmで1時間混合した。
次いで、得られた混合物(原料無機組成物)をアルミナるつぼに5.0g入れ、グローブボックス内の加熱炉で240℃、1時間加熱し、LiSおよびPを反応させて中間無機組成物を得た。
次いで、得られた中間無機組成物2.5gをボールミル(400mLポット、φ10mmボール500g使用)にて120rpmで200時間メカノケミカル処理し、硫化物系無機固体電解質材料を得た。
ここで、100時間ごとにサンプリングし、X線回折分析およびリチウムイオン伝導度の測定をおこなった。
また、得られた硫化物系無機固体電解質材料の結晶化温度は265℃であった。なお、示差熱分析装置を用いて、高純度アルゴンガスを400ml/min導入した環境下で、硫化物系無機固体電解質材料4.5mgを室温から450℃まで10℃/minで昇温し、次いで、得られた発熱ピークのピーク温度を計測し、そのピーク温度を結晶化温度とした。
得られた結果を図1〜3および表1に示す。
Example 1
The Li 2 S-P 2 S 5 material is a sulfide-based inorganic solid electrolyte material was prepared by the following procedure.
As raw materials, Li 2 S (manufactured by Sigma Aldrich Japan, purity 99.9%) and P 2 S 5 (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) were used.
A total of 30 g of Li 2 S powder and P 2 S 5 powder (Li 2 S: P 2 S 5 = 80: 20 (mol%)) was mixed in a ball mill (400 mL pot, using 10 g ball of φ 10 mm) at 120 rpm for 1 hour .
Subsequently, 5.0 g of the obtained mixture (raw material inorganic composition) is put in an alumina crucible, and heated at 240 ° C. for 1 hour in a heating furnace in a glove box to react Li 2 S and P 2 S 5 to obtain an intermediate inorganic The composition was obtained.
Next, 2.5 g of the obtained intermediate inorganic composition was mechanochemically treated with a ball mill (400 mL pot, using 10 g balls 500 g) at 120 rpm for 200 hours to obtain a sulfide-based inorganic solid electrolyte material.
Here, sampling was performed every 100 hours, and X-ray diffraction analysis and measurement of lithium ion conductivity were performed.
Moreover, the crystallization temperature of the obtained sulfide type inorganic solid electrolyte material was 265 degreeC. Note that 4.5 mg of the sulfide-based inorganic solid electrolyte material was heated from room temperature to 450 ° C. at a rate of 10 ° C./min in an environment where high purity argon gas was introduced at 400 ml / min using a differential thermal analyzer. The peak temperature of the obtained exothermic peak was measured, and the peak temperature was taken as the crystallization temperature.
The obtained results are shown in FIGS.

<実施例2〜4、比較例1>
加熱炉での加熱時間を表1のように変更した以外は実施例1と同様にして硫化物系無機固体電解質材料をそれぞれ作製し、得られた硫化物系無機固体電解質材料について各評価をおこなった。得られた結果を図1〜3および表1に示す。
Examples 2 to 4 and Comparative Example 1
A sulfide-based inorganic solid electrolyte material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the heating time in the heating furnace was changed as shown in Table 1, and each evaluation was performed on the obtained sulfide-based inorganic solid electrolyte material. The The obtained results are shown in FIGS.

<実施例5〜8>
メカノケミカル処理の時間を表2のように変更した以外は実施例1と同様にして硫化物系無機固体電解質材料をそれぞれ作製し、得られた硫化物系無機固体電解質材料について各評価をおこなった。得られた結果を図4および表2に示す。
Examples 5 to 8
A sulfide-based inorganic solid electrolyte material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the time of mechanochemical treatment was changed as shown in Table 2, and each of the obtained sulfide-based inorganic solid electrolyte materials was evaluated. . The obtained results are shown in FIG. 4 and Table 2.

<実施例9および10>
硫化物系無機固体電解質材料であるLiS−P材料を以下の手順で作製した。
原料には、LiS(シグマアルドリッチジャパン製、純度99.9%)、P(関東化学製試薬)を使用した。
LiS粉末とP粉末(LiS:P=75:25(モル%))の合計30gをボールミル(400mLポット、φ10mmボール500g使用)にて120rpmで1時間混合した。
次いで、得られた混合物(原料無機組成物)をアルミナるつぼに5.0g入れ、グローブボックス内の加熱炉で240℃、1時間加熱し、LiSおよびPを反応させて中間無機組成物を得た。
ここで、原料無機組成物の加熱にあたって2通りの方法を実施した。
(a)原料無機組成物を粉末のままアルミナるつぼに入れて加熱した(実施例9)。
(b)原料無機組成物を圧粉成形(直径25mm、89MPa、10分間)し、アルミナるつぼに入れて加熱した(実施例10)。
次いで、(a)および(b)で得られた中間無機組成物2.5gをそれぞれボールミル(400mLポット、φ10mmボール500g使用)にて120rpmで200時間メカノケミカル処理し、硫化物系無機固体電解質材料をそれぞれ得た。ただし、(b)で得られた中間無機組成物については、乳鉢で圧粉成形体を粉砕してからボールミルに入れた。
ここで、6時間ごとにサンプリングし、X線回折分析およびリチウムイオン伝導度の測定をおこなった。
また、得られた硫化物系無機固体電解質材料の結晶化温度は260℃であった。なお、示差熱分析装置を用いて、高純度アルゴンガスを400ml/min導入した環境下で、硫化物系無機固体電解質材料4.5mgを室温から450℃まで10℃/minで昇温し、次いで、得られた発熱ピークのピーク温度を計測し、そのピーク温度を結晶化温度とした。
得られた結果を図5および表3に示す。
Examples 9 and 10
The Li 2 S-P 2 S 5 material is a sulfide-based inorganic solid electrolyte material was prepared by the following procedure.
As raw materials, Li 2 S (manufactured by Sigma Aldrich Japan, purity 99.9%) and P 2 S 5 (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) were used.
A total of 30 g of Li 2 S powder and P 2 S 5 powder (Li 2 S: P 2 S 5 = 75: 25 (mol%)) were mixed in a ball mill (400 mL pot, using 10 g ball of φ10 mm) at 120 rpm for 1 hour .
Subsequently, 5.0 g of the obtained mixture (raw material inorganic composition) is put in an alumina crucible, and heated at 240 ° C. for 1 hour in a heating furnace in a glove box to react Li 2 S and P 2 S 5 to obtain an intermediate inorganic The composition was obtained.
Here, two methods were implemented for heating the raw material inorganic composition.
(A) The raw material inorganic composition was put into an alumina crucible as it was in powder form and heated (Example 9).
(B) The raw material inorganic composition was compacted (diameter 25 mm, 89 MPa, 10 minutes), placed in an alumina crucible and heated (Example 10).
Next, 2.5 g of the intermediate inorganic composition obtained in (a) and (b) is mechanochemically treated at 120 rpm for 200 hours in a ball mill (400 mL pot, using φ 10 mm ball 500 g) for 200 hours to obtain a sulfide inorganic solid electrolyte material I got each. However, for the intermediate inorganic composition obtained in (b), the green compact was crushed in a mortar and then placed in a ball mill.
Here, sampling was performed every six hours, and X-ray diffraction analysis and measurement of lithium ion conductivity were performed.
Moreover, the crystallization temperature of the obtained sulfide type inorganic solid electrolyte material was 260 degreeC. Note that 4.5 mg of the sulfide-based inorganic solid electrolyte material was heated from room temperature to 450 ° C. at a rate of 10 ° C./min in an environment where high purity argon gas was introduced at 400 ml / min using a differential thermal analyzer. The peak temperature of the obtained exothermic peak was measured, and the peak temperature was taken as the crystallization temperature.
The obtained results are shown in FIG. 5 and Table 3.

<比較例1>
混合物(原料無機組成物)の加熱をおこなわず、原料無機組成物をそのままメカノケミカル処理した以外は実施例9と同様にして硫化物系無機固体電解質材料を作製し、得られた硫化物系無機固体電解質材料について各評価をおこなった。得られた結果を図6および表4に示す。
Comparative Example 1
A sulfide-based inorganic solid electrolyte material was produced in the same manner as in Example 9 except that the mixture (raw material inorganic composition) was not heated and the raw material inorganic composition was treated by mechanochemical treatment as it is, and the obtained sulfide-based inorganic solid material was obtained. Each evaluation was performed about solid electrolyte material. The obtained results are shown in FIG. 6 and Table 4.

Figure 2019071210
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Figure 2019071210
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図1から、原料無機組成物(LiS:P=80:20(モル%))を加熱することにより新たな結晶ピークが生成することがわかった。すなわち、原料無機組成物を加熱することによりLiSおよびPが反応して、Li、LiPSおよびLiSを含む中間無機組成物が生成していることが確認できた。
また、図2および3から、中間無機組成物をメカノケミカル処理することにより、結晶ピークが消失するまたは低下することがわかった。すなわち、中間無機組成物をガラス化できていることが確認できた。ここで、図2から、中間無機組成物を生成させてからガラス化をおこなった実施例1〜4の方が、中間無機組成物を生成させていない比較例1よりも、より短時間で結晶ピークが消失または低下していることから、より短時間でガラス化できていることが理解できる。このことは、表1のリチウムイオン伝導度からも理解できる。
また、図4および表2から、ガラス化工程前に中間物生成工程をおこなう本実施形態に係る無機材料の製造方法によれば、6時間のメカノケミカル処理でも十分にガラス化され、高いリチウムイオン伝導度を実現できていることがわかる。
一方、表1から、比較例1のようにガラス化工程前に中間物生成工程をおこなわない場合は十分に高いリチウムイオン伝導度を得るには、200時間のメカノケミカル処理が必要であることがわかる。
It was found from FIG. 1 that a new crystal peak was generated by heating the raw material inorganic composition (Li 2 S: P 2 S 5 = 80: 20 (mol%)). That is, by heating the raw inorganic composition, Li 2 S and P 2 S 5 react to form an intermediate inorganic composition containing Li 4 P 2 S 6 , Li 3 PS 4 and Li 2 S That was confirmed.
Moreover, it turned out that a crystal | crystallization peak lose | disappears or declines by carrying out a mechanochemical process of the intermediate | middle inorganic composition from FIG. 2 and 3. FIG. That is, it could be confirmed that the intermediate inorganic composition could be vitrified. Here, according to FIG. 2, in Examples 1 to 4 in which the intermediate inorganic composition was formed and then vitrified, crystals were obtained in a shorter time than in Comparative Example 1 in which the intermediate inorganic composition was not generated. It can be understood that vitrification can be performed in a shorter time since the peak is eliminated or reduced. This can also be understood from the lithium ion conductivity in Table 1.
Moreover, according to the manufacturing method of the inorganic material which concerns on this embodiment which performs an intermediate formation process before a vitrification process from FIG. 4 and Table 2, even visceral mechanochemical processing for 6 hours is fully vitrified, and lithium ion is high. It can be seen that the conductivity can be realized.
On the other hand, Table 1 shows that 200 hours of mechanochemical treatment is required to obtain sufficiently high lithium ion conductivity when the intermediate formation step is not performed before the vitrification step as in Comparative Example 1 Recognize.

図5から、原料無機組成物(LiS:P=75:25(モル%))を加熱することにより新たな結晶ピークが生成することがわかった。すなわち、原料無機組成物を加熱することによりLiSおよびPが反応して、Li、LiPSおよびLiSを含む中間無機組成物が生成していることが確認できた。
また、図5から、中間無機組成物をメカノケミカル処理することにより、結晶ピークが消失するまたは低下することがわかった。すなわち、中間無機組成物をガラス化できていることが確認できた。ここで、図5および6から、中間無機組成物を生成させてからガラス化をおこなった実施例9および10の方が、中間無機組成物を生成させていない比較例2よりも、より短時間で結晶ピークが消失または低下していることから、より短時間でガラス化できていることが理解できる。このことは、表3および4のリチウムイオン伝導度からも理解できる。
It was found from FIG. 5 that a new crystal peak was generated by heating the raw material inorganic composition (Li 2 S: P 2 S 5 = 75: 25 (mol%)). That is, by heating the raw inorganic composition, Li 2 S and P 2 S 5 react to form an intermediate inorganic composition containing Li 4 P 2 S 6 , Li 3 PS 4 and Li 2 S That was confirmed.
In addition, it is understood from FIG. 5 that the mechanochemical treatment of the intermediate inorganic composition causes the crystal peak to disappear or decrease. That is, it could be confirmed that the intermediate inorganic composition could be vitrified. Here, from FIGS. 5 and 6, Examples 9 and 10 in which the intermediate inorganic composition was formed and then vitrified were shorter in time than in Comparative Example 2 in which the intermediate inorganic composition was not generated. It can be understood that vitrification can be achieved in a shorter time, since the crystal peak has disappeared or decreased. This can also be understood from the lithium ion conductivity in Tables 3 and 4.

(参考例)
目的の無機材料(A)が、Li9.312(27LiS−9P−0.6LiN)、Li9.612(27LiS−9P−1.2LiN)およびLi1012(27LiS−9P−2LiN)である場合について、各原料無機組成物(A2)をそれぞれ220℃で1時間加熱したときに、LiS、Li、およびLiPSの含む中間無機組成物(A3)が生成することをX線回折分析により確認した(図7参照)。
(Reference example)
The purpose of the inorganic material (A) is, Li 9.3 P 3 S 12 ( 27Li 2 S-9P 2 S 5 -0.6Li 3 N), Li 9.6 P 3 S 12 (27Li 2 S-9P 2 S 5 -1.2Li 3 N) and Li 10 P 3 for the case where a S 12 (27Li 2 S-9P 2 S 5 -2Li 3 N), 1 hour heating each raw material inorganic composition (A2) at 220 ° C., respectively It was confirmed by X-ray diffraction analysis that an intermediate inorganic composition (A3) containing Li 2 S, Li 4 P 2 S 6 , and Li 3 PS 4 was formed when the reaction was conducted (see FIG. 7).

以上から、本実施形態に係る無機材料の製造方法によれば、無機組成物のガラス化をより短時間でおこなうことができ、製造時間を短縮することが可能であることが理解できる。   As mentioned above, according to the manufacturing method of the inorganic material which concerns on this embodiment, it can be understood that vitrification of an inorganic composition can be performed in a short time, and it is possible to shorten manufacturing time.

Claims (14)

2種以上の無機化合物(A1)により得られる無機材料(A)を製造するための製造方法であって、
前記2種以上の無機化合物(A1)を含む原料無機組成物(A2)を準備する準備工程と、
前記原料無機組成物(A2)を前記無機材料(A)の結晶化温度未満の温度で加熱することにより、前記2種以上の無機化合物(A1)を反応させて中間無機組成物(A3)を得る中間物生成工程と、
得られた前記中間無機組成物(A3)を機械的処理することにより、前記中間無機組成物(A3)を反応させるとともにガラス化して前記無機材料(A)を得るガラス化工程と、
を含む無機材料の製造方法。
It is a manufacturing method for manufacturing an inorganic material (A) obtained by two or more kinds of inorganic compounds (A1),
A step of preparing a raw material inorganic composition (A2) containing the two or more types of inorganic compounds (A1);
By heating the raw material inorganic composition (A2) at a temperature lower than the crystallization temperature of the inorganic material (A), the two or more kinds of inorganic compounds (A1) are reacted to produce an intermediate inorganic composition (A3). Obtaining intermediates,
Vitrifying the obtained intermediate inorganic composition (A3) by mechanical treatment to cause the intermediate inorganic composition (A3) to react and vitrify to obtain the inorganic material (A);
A method of producing an inorganic material comprising
請求項1に記載の無機材料の製造方法において、
前記機械的処理はメカノケミカル処理を含む無機材料の製造方法。
In the method of producing an inorganic material according to claim 1,
The method of manufacturing an inorganic material, wherein the mechanical treatment includes mechanochemical treatment.
請求項1または2に記載の無機材料の製造方法において、
前記無機材料(A)が無機固体電解質材料、正極活物質または負極活物質である無機材料の製造方法。
In the method of producing an inorganic material according to claim 1 or 2,
The manufacturing method of the inorganic material whose said inorganic material (A) is an inorganic solid electrolyte material, a positive electrode active material, or a negative electrode active material.
請求項1または2に記載の無機材料の製造方法において、
前記無機材料(A)が硫化物系無機固体電解質材料を含む無機材料の製造方法。
In the method of producing an inorganic material according to claim 1 or 2,
The manufacturing method of the inorganic material in which the said inorganic material (A) contains a sulfide type inorganic solid electrolyte material.
請求項4に記載の無機材料の製造方法において、
前記硫化物系無機固体電解質材料はリチウムイオン伝導性を有し、かつ、構成元素としてLi、PおよびSを含む無機材料の製造方法。
In the method of producing an inorganic material according to claim 4,
The method for producing an inorganic material wherein the sulfide-based inorganic solid electrolyte material has lithium ion conductivity and contains Li, P and S as constituent elements.
請求項4または5に記載の無機材料の製造方法において、
前記2種以上の無機化合物(A1)が硫化リチウムおよび硫化リンを少なくとも含む無機材料の製造方法。
In the method of producing an inorganic material according to claim 4 or 5,
The manufacturing method of the inorganic material in which said 2 or more types of inorganic compounds (A1) contain lithium sulfide and phosphorus sulfide at least.
請求項5または6に記載の無機材料の製造方法において、
前記硫化物系無機固体電解質材料中の前記Pの含有量に対する前記Liの含有量のモル比Li/Pが1.0以上10.0以下であり、前記Pの含有量に対する前記Sの含有量のモル比S/Pが1.0以上10.0以下である無機材料の製造方法。
In the method for producing an inorganic material according to claim 5 or 6,
The molar ratio Li / P of the content of the Li to the content of the P in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material is 1.0 or more and 10.0 or less, and the content of the S relative to the content of the P The manufacturing method of the inorganic material which is molar ratio S / P of 1.0 or more and 10.0 or less.
請求項5または6に記載の無機材料の製造方法において、
前記硫化物系無機固体電解質材料がLiPSを含む無機材料の製造方法。
In the method for producing an inorganic material according to claim 5 or 6,
Method of producing an inorganic material the sulfide-based inorganic solid electrolyte material comprises Li 3 PS 4.
請求項4乃至8のいずれか一項に記載の無機材料の製造方法において、
前記中間無機組成物(A3)がLiを含む無機材料の製造方法。
A method of producing an inorganic material according to any one of claims 4 to 8,
Production method of the inorganic material intermediate inorganic composition (A3) contains a Li 4 P 2 S 6.
請求項4乃至9のいずれか一項に記載の無機材料の製造方法において、
前記中間物生成工程における前記原料無機組成物(A2)の加熱処理温度が180℃以上260℃未満である無機材料の製造方法。
In the method of producing an inorganic material according to any one of claims 4 to 9,
The manufacturing method of the inorganic material whose heat processing temperature of the said raw material inorganic composition (A2) in the said intermediate | middle production | generation process is 180 degreeC or more and less than 260 degreeC.
請求項4乃至10のいずれか一項に記載の無機材料の製造方法において、
前記硫化物系無機固体電解質材料が全固体型リチウムイオン電池を構成する固体電解質層に用いられる無機固体電解質材料である無機材料の製造方法。
A method of producing an inorganic material according to any one of claims 4 to 10,
The manufacturing method of the inorganic material which is an inorganic solid electrolyte material in which the said sulfide type inorganic solid electrolyte material is used for the solid electrolyte layer which comprises an all-solid-type lithium ion battery.
請求項4乃至11のいずれか一項に記載の無機材料の製造方法において、
前記ガラス化工程では、
線源としてCuKα線を用いたX線回折により得られるスペクトルにおいて回折角2θ=15.7±0.3°の位置に存在する最大回折強度をバックグラウンド強度Iとし、回折角2θ=26.9±0.9°の位置に存在する回折ピークの回折強度をIとしたとき、I/Iの値が12.2以下となるまで前記機械的処理をおこなう無機材料の製造方法。
In the method for producing an inorganic material according to any one of claims 4 to 11,
In the vitrification process,
Maximum diffraction intensity and background intensity I A, a diffraction angle 2 [Theta] = 26 at the position of the diffraction angle 2θ = 15.7 ± 0.3 ° in the spectrum obtained by X-ray diffraction using a CuKα ray as a radiation source. 9 when the diffraction intensity of the diffraction peak at the position of ± 0.9 ° was I B, the production method of the inorganic material to perform the mechanical processing until the value of I B / I a is 12.2 or less.
請求項4乃至12のいずれか一項に記載の無機材料の製造方法において、
前記ガラス化工程では、
27.0℃、印加電圧10mV、測定周波数域0.1Hz〜7MHzの測定条件における交流インピーダンス法による、前記無機材料(A)のリチウムイオン伝導度が0.5×10−4S・cm−1以上となるまで前記機械的処理をおこなう無機材料の製造方法。
A method of producing an inorganic material according to any one of claims 4 to 12,
In the vitrification process,
The lithium ion conductivity of the inorganic material (A) is 0.5 × 10 −4 S · cm −1 by an alternating current impedance method under measurement conditions of 27.0 ° C., an applied voltage of 10 mV and a measurement frequency range of 0.1 Hz to 7 MHz. The manufacturing method of the inorganic material which performs the said mechanical processing until it becomes above.
請求項1乃至13のいずれか一項に記載の無機材料の製造方法において、
前記ガラス化工程の後に、得られた前記無機材料(A)を加熱することによって、前記無機材料(A)の少なくとも一部を結晶化する結晶化工程をさらに含む無機材料の製造方法。
In the method for producing an inorganic material according to any one of claims 1 to 13,
The manufacturing method of the inorganic material which further includes the crystallization process which crystallizes at least one part of the said inorganic material (A) by heating the obtained said inorganic material (A) after the said vitrification process.
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