JP2021163758A - Method for producing solid electrolyte - Google Patents

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徳仁 近藤
Norihito Kondo
翔太 戸塚
Shota Totsuka
弘成 金原
Hironari Kanehara
淳 佐藤
Atsushi Sato
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Abstract

To provide a method for homogeneously and easily producing a compound with cubic system algyrodite type crystal structure in which water durability is improved to suppress generation of H2S, and decrease in ionic conductivity is suppressed.SOLUTION: Provided is a method for producing solid electrolyte that includes a step of mixing (A) a sulfide containing lithium atom, phosphorus atom and sulfur atom and having algyrodite type crystal structure, and (B) phosphorus sulfide in the presence of at least one solvent selected from non-polar solvents and aprotic solvents without using a crusher, and a step of removing the solvent.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、固体電解質の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a solid electrolyte.

近年におけるパソコン、ビデオカメラ、及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。従来、このような用途に用いられる電池において可燃性の有機溶媒を含む電解液が用いられていたが、電池を全固体化することで、電池内に可燃性の有機溶媒を用いず、安全装置の簡素化が図れ、製造コスト、生産性に優れることから、電解液を固体電解質層に換えた全固体電池の開発が行われている。 With the rapid spread of information-related devices such as personal computers, video cameras, and mobile phones and communication devices in recent years, the development of batteries used as their power sources has been emphasized. Conventionally, an electrolytic solution containing a flammable organic solvent has been used in a battery used for such an application, but by solidifying the battery, a flammable organic solvent is not used in the battery, and a safety device is used. An all-solid-state battery has been developed in which the electrolytic solution is replaced with a solid electrolyte layer because the above can be simplified and the manufacturing cost and productivity are excellent.

この固体電解質には、イオン伝導率が高く、化学的に安定であることが求められている。
イオン伝導率の改善の観点からリチウム原子、リン原子及び硫黄原子を含有する立方晶系アルジロダイト(Argyrodite)型結晶構造を有する化合物を用いることが知られていた(特許文献1)。しかし、立方晶系アルジロダイト型結晶構造を有する化合物は水分や酸素との反応性が極めて高いため、超低露点の不活性ガス下で取り扱う必要があるなど、工業的に利用する際の課題を有していた。
This solid electrolyte is required to have high ionic conductivity and be chemically stable.
From the viewpoint of improving ionic conductivity, it has been known to use a compound having a cubic argyrodite type crystal structure containing a lithium atom, a phosphorus atom and a sulfur atom (Patent Document 1). However, since compounds having a cubic algyrodite crystal structure have extremely high reactivity with water and oxygen, they have problems in industrial use, such as having to be handled under an inert gas with an ultra-low dew point. Was.

このため、立方晶系アルジロダイト型結晶構造を有する化合物の化学的安定性を向上させることを目的として、その組成を検討すること(特許文献1)が開示されているが、特許文献1記載の方法では、耐水性が十分ではなく乾燥空気であってもそれに触れることにより、硫化水素(HS)が発生し、イオン伝導度が低下するという課題があった。
これを改善するため、立方晶系アルジロダイト型結晶構造を有する化合物からなる固体電解質を被覆すること(特許文献2)が検討されている。
For this reason, it has been disclosed that the composition of a compound having a cubic algyrodite type crystal structure is examined for the purpose of improving the chemical stability (Patent Document 1), but the method described in Patent Document 1 So, by the water resistance touch it be dry air without sufficient generates hydrogen sulfide (H 2 S), ionic conductivity is a problem of a decrease.
In order to improve this, coating a solid electrolyte composed of a compound having a cubic algyrodite type crystal structure has been studied (Patent Document 2).

特開2016−24874号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-24874 国際公開第2018/003333号パンフレットInternational Publication No. 2018/003333 Pamphlet

本発明者らが検討した結果、立方晶系アルジロダイト型結晶構造を有する化合物を被覆することは耐水性の観点からは有効ではあるが、特許文献2に記載のように、立方晶系アルジロダイト型結晶構造を有する粉末とP粉末を粉砕混合する方法では、固体同士の反応であり、均質な固体電解質材料を得ることが難しいことが分かった。
また、粉末を長時間粉砕混合するため、その工程に高いエネルギー投下が必要となり、温室効果ガス(GHG)排出量削減の観点から好ましいものではない。
更に粉砕混合による被覆の形成では、その系内で発生するせん断エネルギーによって、固体電解質の表面が非晶化してしまうことがある。このため、次工程として加熱工程が必要となる。しかしこの加熱工程を行うと結晶化の過程で造粒が起こるため、その製造方法の改善が必要であることも分かった。
As a result of studies by the present inventors, it is effective to coat a compound having a cubic algyrodite type crystal structure from the viewpoint of water resistance, but as described in Patent Document 2, a cubic algyrodite type crystal in the method of mixing and grinding the powder and P 2 S 5 powder having a structure, a reaction between solids, it has been found that it is difficult to obtain a homogeneous solid electrolyte material.
Further, since the powder is crushed and mixed for a long time, a high energy investment is required in the process, which is not preferable from the viewpoint of reducing greenhouse gas (GHG) emissions.
Furthermore, in the formation of a coating by pulverization and mixing, the surface of the solid electrolyte may be amorphous due to the shear energy generated in the system. Therefore, a heating step is required as the next step. However, it was also found that it is necessary to improve the production method because granulation occurs in the process of crystallization when this heating step is performed.

本発明の目的は、造粒及びHSの発生が抑えられ、イオン伝導度の低下が抑制された立方晶系アルジロダイト型結晶構造を有する化合物を製造する方法を提供することである。 An object of the present invention, generation of granulation and H 2 S is suppressed, it is to provide a method for producing a compound having a cubic Arujirodaito type crystal structure reduced is suppressed in the ion conductivity.

本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、下記の事項を見出し、本発明を完成するに至った。
1.後記する本発明の実施形態(以下、「本実施形態」と称することがある。)により製造した固体電解質は、水分等に暴露されてもHSの発生が抑えられること。
2.非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒存在下に前記の処理を行うことにより、その後の加熱工程を必要としないことから造粒が起こらず粒径が小さいまま保たれ、また非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒中で処理することにより固液反応となるため均質な固体電解質が得られること。
3.非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒中で行うため、特別な製造設備は必要なく、また過剰なエネルギー投下を必要とせずに固体電解質が得られること。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor has found the following matters and has completed the present invention.
1. 1. Later described embodiments of the present invention (hereinafter sometimes referred to as "embodiment".) The solid electrolyte prepared by the the generation of H 2 S be exposed to moisture and the like can be suppressed.
2. By performing the above treatment in the presence of at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aprotic solvent, no subsequent heating step is required, so that granulation does not occur and the particle size is kept small. Further, by treating in at least one solvent selected from a non-protic solvent and an aprotic solvent, a solid-liquid reaction occurs, so that a homogeneous solid electrolyte can be obtained.
3. 3. Since it is carried out in at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aprotic solvent, a solid electrolyte can be obtained without the need for special manufacturing equipment and excessive energy input.

すなわち、本発明は以下の[1]〜[13]を提供するものである。
[1] 非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒存在下において、(A)リチウム原子、リン原子及び硫黄原子を含有し、アルジロダイト型結晶構造を有する硫化物及び(B)硫化リンを、粉砕機を用いずに混合する工程と、
前記溶媒を除去する乾燥工程と、
を有する、固体電解質の製造方法。
[2]を非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒中で行う、[1]に記載の固体電解質の製造方法。
[3] 前記(B)硫化リンが五硫化二リンである、[1]又は[2]に記載の固体電解質の製造方法。
That is, the present invention provides the following [1] to [13].
[1] In the presence of at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aprotic solvent, (A) a sulfide containing a lithium atom, a phosphorus atom and a sulfur atom and having an algyrodite type crystal structure and (B). The process of mixing phosphorus sulfide without using a crusher, and
A drying step of removing the solvent and
A method for producing a solid electrolyte.
The method for producing a solid electrolyte according to [1], wherein [2] is carried out in at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aprotic solvent.
[3] The method for producing a solid electrolyte according to [1] or [2], wherein the (B) phosphorus sulfide is diphosphorus pentasulfide.

[4] 前記混合工程において加熱を行う、[1]〜[3]のいずれか1に記載の固体電解質の製造方法。
[5] 前記混合工程における加熱を100℃未満で行う、[4]に記載の固体電解質の製造方法。
[6] 前記混合工程における(A)硫化物100.0質量部に対する(B)硫化リンの添加量が0.5質量部以上、30.0質量部以下である、[1]〜[5]のいずれか1に記載の固体電解質の製造方法。
[4] The method for producing a solid electrolyte according to any one of [1] to [3], wherein heating is performed in the mixing step.
[5] The method for producing a solid electrolyte according to [4], wherein the heating in the mixing step is performed at a temperature of less than 100 ° C.
[6] The amount of phosphorus (B) added to 100.0 parts by mass of (A) sulfide in the mixing step is 0.5 parts by mass or more and 30.0 parts by mass or less, [1] to [5]. The method for producing a solid electrolyte according to any one of.

[7] 前記非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒が飽和炭化水素、不飽和炭化水素及び芳香族炭化水素からなる群より選ばれる一つ以上である、[1]〜[6]のいずれか1に記載の固体電解質の製造方法。
[8] 前記非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒がトルエン、キシレン又はヘプタンである、[1]〜[7]のいずれか1に記載の固体電解質の製造方法。
[9] 前記(A)硫化物がさらにハロゲン原子を含有する、[1]〜[8]のいずれか1に記載の固体電解質の製造方法。
[7] At least one solvent selected from the non-polar solvent and the aprotonic solvent is one or more selected from the group consisting of saturated hydrocarbons, unsaturated hydrocarbons and aromatic hydrocarbons, [1] to The method for producing a solid electrolyte according to any one of [6].
[8] The method for producing a solid electrolyte according to any one of [1] to [7], wherein at least one solvent selected from the non-polar solvent and the aprotic solvent is toluene, xylene or heptane.
[9] The method for producing a solid electrolyte according to any one of [1] to [8], wherein the sulfide (A) further contains a halogen atom.

[10] 前記ハロゲン原子が塩素原子又は臭素原子からなる群より選ばれる一つ以上である、[9]に記載の固体電解質の製造方法。
[11] (A)硫化物及び(B)硫化リンを粉砕せず使用する、[1]〜[10]のいずれか1に記載の固体電解質の製造方法。
[12] 前記乾燥工程の後に200℃以上への加加熱を行わない、[1]〜[11]のいずれか1に記載の固体電解質の製造方法。
[13] 媒体式粉砕機を使用しない[1]〜[12]のいずれか1に記載の固体電解質の製造方法。
[10] The method for producing a solid electrolyte according to [9], wherein the halogen atom is one or more selected from the group consisting of a chlorine atom or a bromine atom.
[11] The method for producing a solid electrolyte according to any one of [1] to [10], wherein (A) sulfide and (B) phosphorus sulfide are used without being pulverized.
[12] The method for producing a solid electrolyte according to any one of [1] to [11], wherein heating to 200 ° C. or higher is not performed after the drying step.
[13] The method for producing a solid electrolyte according to any one of [1] to [12], which does not use a medium-type crusher.

本発明によれば、造粒及びHSの発生が抑えられ、イオン伝導度の低下を抑制する立方晶系アルジロダイト型結晶構造を有する化合物を製造する方法を提供することができる。 According to the present invention, generation of granulation and H 2 S is suppressed, it is possible to provide a method for producing a compound having a cubic Arujirodaito type crystal structure to suppress the decrease in ionic conductivity.

曝露試験で用いる試験装置(曝露試験装置1)の概念図Conceptual diagram of the test device (exposure test device 1) used in the exposure test

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の固体電解質の製造方法のあくまで一実施形態であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、本明細書においては、リチウムとはリチウム又はリチウムイオンの両方を意味するものとし、技術的に矛盾が生じない限り、適宜解釈されるものとする。
なお、本明細書において、「以上」、「以下」、「〜」の数値範囲に係る上限及び下限の数値は任意に組み合わせできる数値であり、また実施例の数値を上限及び下限の数値として用いることもできる。また、好ましいとされている規定は任意に採用することができる。即ち、好ましいとされている一の規定を、好ましいとされている他の一又は複数の規定と組み合わせて採用することができる。好ましいもの同士の組み合わせはより好ましいと言える。
Hereinafter, this embodiment will be described. The embodiments described below are merely one embodiment of the method for producing a solid electrolyte of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
Further, in the present specification, lithium shall mean both lithium and lithium ions, and shall be interpreted as appropriate as long as there is no technical contradiction.
In the present specification, the upper and lower limit numerical values relating to the numerical ranges of "greater than or equal to", "less than or equal to", and "to" are numerical values that can be arbitrarily combined, and the numerical values of Examples are used as the upper and lower limit numerical values. You can also do it. In addition, the preferred provisions can be arbitrarily adopted. That is, one preferred provision can be adopted in combination with one or more other preferred provisions. It can be said that the combination of preferable ones is more preferable.

〔固体電解質の製造方法〕
本実施形態は、非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒存在下において、(A)リチウム原子、リン原子及び硫黄原子を含有し、アルジロダイト型結晶構造を有する硫化物(以下、(A)硫化物とも記載する。)及び(B)硫化リンを、粉砕機を用いずに混合する工程と、前記溶媒を除去する乾燥工程と、前記溶媒を除去する乾燥工程と、を有する、固体電解質の製造方法である。
[Manufacturing method of solid electrolyte]
In this embodiment, in the presence of at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aprotonic solvent, (A) a sulfide containing a lithium atom, a phosphorus atom and a sulfur atom and having an algyrodite type crystal structure (hereinafter referred to as “sulfide”). , (A) Also referred to as sulfide) and (B) phosphorus sulfide are mixed without using a crusher, a drying step of removing the solvent, and a drying step of removing the solvent. , A method for producing a solid electrolyte.

なお本明細書において、固体電解質とは、窒素雰囲気下25℃で固体を維持する電解質を意味する。本実施形態における固体電解質は、リチウム元素、硫黄元素、リン元素及びハロゲン元素を含み、リチウム元素に起因するイオン伝導度を有する固体電解質である。 In the present specification, the solid electrolyte means an electrolyte that maintains a solid at 25 ° C. under a nitrogen atmosphere. The solid electrolyte in the present embodiment is a solid electrolyte containing a lithium element, a sulfur element, a phosphorus element and a halogen element, and having ionic conductivity due to the lithium element.

当該製造方法により、HSの発生の原因の一つである、固体電解質に残存するLiSを比較的水分等に安定なLiPS等とすることができるため、イオン伝導度の低下を抑制しつつ耐水性の改善が図れ、HSの発生が抑制されると考えられる。
また、当該製造方法は、非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒存在下、好ましくは非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒中で行うため、固体の(A)硫化物と固体の(B)硫化リンの反応ではなく、(B)硫化リンの一部又はすべてが非プロトン性溶媒に溶解しているため、(A)硫化物の表面だけでなく、(A)硫化物の細孔にも容易に入り込み粉砕機を用いずに反応することができると考えられる。
(A)硫化物と(B)硫化リンとの反応により生成した化合物が(A)硫化物の表面や細孔内の壁面にも形成されることにより、イオン伝導度の低下を抑制しつつ、耐水性が改善され、HSの発生が抑えられた、立方晶系アルジロダイト型結晶構造を有する固体電解質とすることができると考えられる。
According to the production method, Li 2 S remaining in the solid electrolyte, which is one of the causes of H 2 S generation, can be made into Li 3 PS 4 or the like which is relatively stable to water or the like, so that the ionic conductivity can be increased. while suppressing a decrease Hakare improvement in water resistance is believed that the generation of H 2 S is suppressed.
Further, since the production method is carried out in the presence of at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aproton solvent, preferably in at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aproton solvent, it is a solid. Not the reaction of (A) sulfide and solid (B) phosphorus sulfide, but because part or all of (B) phosphorus sulfide is dissolved in an aproton solvent, only on the surface of (A) sulfide. It is considered that (A) the sulfide can easily enter the pores and react without using a crusher.
The compound produced by the reaction of (A) sulfide and (B) phosphorus sulfide is also formed on the surface of (A) sulfide and the wall surface in the pores, thereby suppressing the decrease in ionic conductivity while suppressing the decrease in ionic conductivity. water resistance is improved, generation of H 2 S is suppressed, is considered to be a solid electrolyte having a cubic Arujirodaito type crystal structure.

更に、固体同士の反応では固体同士が接触しなければ反応が進行しないため、均質な固体電解質を得ることは難しく、反応時間を長くしても均質な固体電解質とすることは困難であった。これに対し本実施形態では固液反応となるため、短時間で均質な固体電解質を得ることができる。
加えて非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒中で製造を行うことにより、固体電解質の非晶化を最小限に抑えることができるため、その工程の後に加熱工程を必要としないため、加熱による造粒が起こらず、簡易な製造設備で実施でき、また製造時の投下エネルギー量も抑えられるため好ましい。
Further, in the reaction between solids, since the reaction does not proceed unless the solids come into contact with each other, it is difficult to obtain a homogeneous solid electrolyte, and it is difficult to obtain a homogeneous solid electrolyte even if the reaction time is lengthened. On the other hand, in the present embodiment, since the solid-liquid reaction is carried out, a homogeneous solid electrolyte can be obtained in a short time.
In addition, by performing the production in at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aprotic solvent, the non-crystallization of the solid electrolyte can be minimized, so that a heating step is required after that step. Therefore, granulation by heating does not occur, it can be carried out with a simple manufacturing facility, and the amount of energy dropped during manufacturing can be suppressed, which is preferable.

<溶媒>
本実施形態の溶媒は、非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒である。本実施形態の溶媒は、本実施形態の原料である(B)硫化リンを溶解するものであることが固体電解質を均質にかつ簡便に製造する観点から好ましく、混合工程を必要とせず取り扱いの容易性の観点からは1種のみを用いることが好ましく、2種以上の溶解性の異なる溶媒を適宜選択することにより、溶解性を容易に調整できる観点からは2種以上を組み合わせて用いることも好ましい。
<Solvent>
The solvent of this embodiment is at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aprotic solvent. The solvent of the present embodiment preferably dissolves phosphorus (B) sulfide, which is the raw material of the present embodiment, from the viewpoint of uniformly and easily producing a solid electrolyte, and is easy to handle without requiring a mixing step. From the viewpoint of sex, it is preferable to use only one kind, and from the viewpoint that the solubility can be easily adjusted by appropriately selecting two or more kinds of solvents having different solubilities, it is also preferable to use two or more kinds in combination. ..

本実施形態の非極性溶媒及び非プロトン性溶媒は、容易に供与されるプロトン(H)を持たない溶媒であり、副反応を抑える観点からは非極性溶媒であることが好ましく、(B)硫化リン酸や無機塩等を溶解する観点からは非プロトン性極性溶媒であることが好ましい。
本発明の非極性溶媒は、極性を持たないか、低極性の溶媒を意味し、炭素原子及び水素原子からなる溶媒であり、入手の容易性及び溶解性から固体電解質を均質にかつ簡便に製造する観点から飽和炭化水素、不飽和炭化水素及び芳香族炭化水素であることが好ましい。
The non-polar solvent and the aprotic solvent of the present embodiment are solvents that do not have easily donated protons (H + ), and are preferably non-polar solvents from the viewpoint of suppressing side reactions (B). From the viewpoint of dissolving phosphoric acid sulfide, inorganic salts and the like, an aprotic polar solvent is preferable.
The non-polar solvent of the present invention means a solvent having no polarity or low polarity, and is a solvent composed of a carbon atom and a hydrogen atom, and a solid electrolyte can be produced uniformly and easily because of its availability and solubility. From the viewpoint of the above, saturated hydrocarbons, unsaturated hydrocarbons and aromatic hydrocarbons are preferable.

飽和炭化水素は前記理由により、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、2−エチルヘキサン、デカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、デカリン、IPソルベント1016(出光興産株式会社製)又はIPソルベント1620(出光興産株式会社製)が好ましい。
不飽和炭化水素は前記理由により、ヘキセン、シクロヘキセン又はヘプテンが好ましい。
芳香族炭化水素は前記理由により、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、テトラヒドロナフタレン、イプゾール100(出光興産株式会社製)又はイプゾール150(出光興産株式会社製)が好ましい。
Saturated hydrocarbons are pentane, hexane, heptane, octane, 2-ethylhexane, decane, cyclohexane, methylcyclohexane, decalin, IP solvent 1016 (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) or IP solvent 1620 (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) for the above reasons. ) Is preferable.
The unsaturated hydrocarbon is preferably hexene, cyclohexene or heptene for the above reasons.
For the above reasons, the aromatic hydrocarbon is preferably benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, tetrahydronaphthalene, Ipsol 100 (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) or Ipsol 150 (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.).

前記非極性溶媒の中でも、溶質の溶解度、沸点、有毒性及び入手容易性の点から、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン又はキシレンがより好ましく、ヘプタントルエン又はキシレンが更に好ましく、トルエンがより更に好ましい。 Among the non-polar solvents, hexane, heptane, cyclohexane, benzene, toluene or xylene are more preferable, heptane toluene or xylene is more preferable, and toluene is even more preferable from the viewpoint of solute solubility, boiling point, toxicity and availability. preferable.

実施形態の非プロトン性極性溶媒は、ヘテロ原子を有する溶媒であり、(B)硫化リン酸や無機塩等を溶解する観点から、エーテル系、ケトン系、エステル系、ニトリル系、アミド系、ジオキソラン系及びスルホラン系の溶媒が好ましい。 The aprotonic polar solvent of the embodiment is a solvent having a hetero atom, and from the viewpoint of dissolving (B) phosphoric acid sulfide, an inorganic salt, etc., an ether type, a ketone type, an ester type, a nitrile type, an amide type, and a dioxolane. System and sulfolane solvents are preferred.

本実施形態は非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒の存在下で行うが、(A)硫化物及び(B)硫化リンの混合工程を非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒中で行うことが好ましい。
混合工程を非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒中で行うとは、混合工程の初期において、(B)硫化リンすべてが非プロトン性溶媒に溶解しているか、又は一部が溶解しており、固形分の(A)硫化物がすべて溶媒中にある状態であることが好ましい。
This embodiment is carried out in the presence of at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aprotic solvent, and the step of mixing (A) sulfide and (B) phosphorus sulfide is carried out in the non-polar solvent and the aprotic solvent. It is preferable to carry out in at least one solvent selected from the above.
To carry out the mixing step in at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aprotic solvent means that (B) all phosphorus sulfide is dissolved in the aprotic solvent at the initial stage of the mixing step. It is preferable that the portion is dissolved and all the solid (A) sulfide is in the solvent.

また、本実施形態は(A)硫化物及び(B)硫化リンの混合工程を非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒の存在下で行うため、過剰な(B)硫化リンや副生成物等の不要な化合物を除去することができ、イオン伝導度の低下を抑制できる点で好ましい。 Further, in this embodiment, since the mixing step of (A) sulfide and (B) phosphorus sulfide is performed in the presence of at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aprotic solvent, excessive (B) sulfide is performed. It is preferable in that unnecessary compounds such as phosphorus and by-products can be removed and a decrease in ionic conductivity can be suppressed.

本実施形態の非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒の使用量は、均質でイオン伝導度の低下が抑制された固体電解質を得る観点から、(A)硫化物1 gに対して、1 mL(ミリリットル、以下ミリリットルとしてmLを用いる。)以上とすることが好ましく、5 mL以上とすることがより好ましく、8 mL以上とすることが更に好ましく、簡易な製造設備で実施できることから40 mL以下とすることが好ましく、30 mL以下とすることがより好ましく、25 mL以下とすることが更に好ましい。 The amount of at least one solvent selected from the non-protic solvent and the aprotic solvent of the present embodiment is 1 g of (A) sulfide from the viewpoint of obtaining a solid electrolyte that is homogeneous and has suppressed decrease in ionic conductivity. On the other hand, it is preferably 1 mL (milliliter, hereinafter, mL is used as milliliter) or more, more preferably 5 mL or more, further preferably 8 mL or more, and it is carried out in a simple manufacturing facility. It is preferably 40 mL or less, more preferably 30 mL or less, and even more preferably 25 mL or less.

<(A)硫化物>
本実施形態に用いられる(A)硫化物は、例えば、LiPSX、Li7−xPS6−x(X=Cl,Br,I、x=0.0〜1.8)等のアルジロダイト型結晶構造(特開2011−096630号公報、特開2013−211171号公報等)を有するものであるが、より高いイオン伝導度を得る観点から、主結晶として有するものであることが好ましい。本明細書において、「主結晶として有する」とは、結晶構造のうち対象となる結晶構造の割合が80%以上であることを意味し、90%以上であることが好ましく、95%以上であることがより好ましい。
これらのアルジロダイト系結晶構造の回折ピークは、例えば2θ=15.3°、17.7°、31.1°、44.9°、47.7°付近に現れる。
<(A) Sulfide>
The sulfide (A) used in the present embodiment is, for example, Li 6 PS 5 X, Li 7-x PS 6-x X x (X = Cl, Br, I, x = 0.0 to 1.8). Etc. (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-096630, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-21171, etc.), but from the viewpoint of obtaining higher ionic conductivity, it may be possessed as a main crystal. preferable. In the present specification, "having as a main crystal" means that the ratio of the target crystal structure to the crystal structure is 80% or more, preferably 90% or more, and 95% or more. Is more preferable.
Diffraction peaks of these algyrodite crystal structures appear near, for example, 2θ = 15.3 °, 17.7 °, 31.1 °, 44.9 °, and 47.7 °.

また、アルジロダイト系結晶構造として、以下のものも挙げられる。
上記のLiPSの構造骨格を有し、Pの一部をSiで置換してなる組成式Li7−x1−ySi及びLi7+x1−ySi(xは−0.6〜0.6、yは0.1〜0.6)で示される結晶構造は、立方晶又は斜方晶、好ましくは立方晶で、CuKα線を用いたX線回折測定において、主に2θ=15.5°、18.0°、25.0°、30.0°、31.4°、45.3°、47.0°、及び52.0°の位置に現れるピークを有する。
Further, examples of the algyrodite-based crystal structure include the following.
The composition formula Li 7-x P 1-y Si y S 6 and Li 7 + x P 1-y Si y S 6 having the above-mentioned structural skeleton of Li 7 PS 6 and having a part of P replaced with Si (Li 7 + x P 1-y Si y S 6 ( The crystal structure represented by x is −0.6 to 0.6 and y is 0.1 to 0.6) is cubic or oblique, preferably cubic, and X-ray diffraction measurement using CuKα rays. At 2θ = 15.5 °, 18.0 °, 25.0 °, 30.0 °, 31.4 °, 45.3 °, 47.0 °, and 52.0 °. Has a peak.

上記の組成式Li7−x−2yPS6−x−yCl(0.8≦x≦1.7、0<y≦−0.25x+0.5)で示される結晶構造は、好ましくは立方晶で、CuKα線を用いたX線回折測定において、主に2θ=15.5°、18.0°、25.0°、30.0°、31.4°、45.3°、47.0°、及び52.0°の位置に現れるピークを有する。
上記の組成式Li7−xPS6−xHa(HaはClもしくはBr、xが好ましくは0.2〜1.8)で示される結晶構造は、好ましくは立方晶で、CuKα線を用いたX線回折測定において、主に2θ=15.5°、18.0°、25.0°、30.0°、31.4°、45.3°、47.0°、及び52.0°の位置に現れるピークを有する。
なお、これらのピーク位置については、±0.5°の範囲内で前後していてもよい。
The crystal structure represented by the above composition formula Li 7-x-2y PS 6-xy Cl x (0.8 ≤ x ≤ 1.7, 0 <y ≤ -0.25 x + 0.5) is preferably cubic. In the X-ray diffraction measurement using CuKα ray in the crystal, mainly 2θ = 15.5 °, 18.0 °, 25.0 °, 30.0 °, 31.4 °, 45.3 °, 47. It has peaks appearing at 0 ° and 52.0 °.
The crystal structure represented by the above composition formula Li 7-x PS 6-x Ha x (Ha is Cl or Br, x is preferably 0.2 to 1.8) is preferably cubic and uses CuKα rays. In the X-ray diffraction measurement, mainly 2θ = 15.5 °, 18.0 °, 25.0 °, 30.0 °, 31.4 °, 45.3 °, 47.0 °, and 52.0. It has a peak that appears at the ° position.
The peak positions may be moved back and forth within a range of ± 0.5 °.

本実施形態に用いられる(A)硫化物は、より高いイオン伝導度を得る観点から、結晶性LiPS(β-LiPS)を含まないものであることが好ましい。結晶性LiPS(β-LiPS)を含まないものであるか否かは、結晶性LiPSに見られる2θ=17.5°、26.1°の回折ピークの有無により確認でき、本明細書では、当該回折ピークを有しないか、有している場合であってもアルジロダイト型結晶構造の回折ピークに比べて極めて小さいピークが検出される程度であれば、結晶性LiPS(β-LiPS)を含まないものであるとする。 The sulfide (A) used in the present embodiment preferably does not contain crystalline Li 3 PS 4 (β-Li 3 PS 4) from the viewpoint of obtaining higher ionic conductivity. Whether or not it does not contain crystalline Li 3 PS 4 (β-Li 3 PS 4 ) is determined by the presence or absence of diffraction peaks of 2θ = 17.5 ° and 26.1 ° found in crystalline Li 3 PS 4. In the present specification, if the diffraction peak is not present, or even if the diffraction peak is present, a peak extremely small compared to the diffraction peak of the algyrodite type crystal structure can be detected. It is assumed that Li 3 PS 4 (β-Li 3 PS 4 ) is not contained.

本実施形態に用いられる(A)硫化物の形状としては、特に制限はないが、本実施形態で製造される固体電解質の要求される形状に合わせればよく、例えば、粒子状を挙げることができる。粒子状の固体電解質の平均粒径(D50)は、製造される固体電解質の粒径が要求される粒径となるため、0.01 μm以上であることが好ましく、0.03 μm以上であることがより好ましく、50 μm以下であることが更に好ましく、0.05 μm以上であることがより更に好ましく、0.1 μm以上であることがより更に好ましく、イオン伝導度の低下が抑制できることから100 μm以下であることが好ましく、50 μm以下であることよりが好ましく、10 μm以下であることが更に好ましく、3 μm以下であることがより更に好ましい。 The shape of the sulfide (A) used in the present embodiment is not particularly limited, but may be matched to the required shape of the solid electrolyte produced in the present embodiment, and examples thereof include a particulate shape. .. The average particle size (D 50 ) of the particulate solid electrolyte is preferably 0.01 μm or more, preferably 0.03 μm or more, because the particle size of the produced solid electrolyte is the required particle size. It is more preferably 50 μm or less, more preferably 0.05 μm or more, further preferably 0.1 μm or more, and it is possible to suppress a decrease in ionic conductivity. It is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, further preferably 10 μm or less, and even more preferably 3 μm or less.

((A)硫化物の製造方法)
以下(A)硫化物の製造の好ましい態様について説明する。
本実施形態に用いられる(A)硫化物は、例えば、硫化リチウム、硫化リン、ハロゲン化リチウムのような硫化物の出発原料を溶媒中で混合粉砕し、得られた原料混合物を加熱することにより仮焼物とし、仮焼物を焼成することにより、(A)硫化物が得られる。
また、原料混合物を溶媒中で加熱して仮焼し、得られた仮焼物を焼成することにより、(A)硫化物が得られる。
((A) Method for producing sulfide)
Hereinafter, preferred embodiments of (A) sulfide production will be described.
The sulfide (A) used in the present embodiment is obtained by mixing and pulverizing a starting material of a sulfide such as lithium sulfide, phosphorus sulfide, and lithium halide in a solvent, and heating the obtained raw material mixture. (A) Sulfide is obtained by making a calcined product and firing the calcined product.
Further, the sulfide (A) is obtained by heating the raw material mixture in a solvent and calcining it, and then calcining the obtained calcined product.

溶媒としては、有機溶媒を用いることができ、好ましくは非極性溶媒、極性溶媒又はこれらの混合溶媒が使用できる。非極性溶媒、又は、非極性溶媒を主成分とする溶媒、例えば、有機溶媒全体の95質量%以上が非極性溶媒であることが好ましい。 As the solvent, an organic solvent can be used, and preferably a non-polar solvent, a polar solvent, or a mixed solvent thereof can be used. It is preferable that a non-polar solvent or a solvent containing a non-polar solvent as a main component, for example, 95% by mass or more of the total organic solvent is a non-polar solvent.

非極性溶媒としては、炭化水素系溶媒が好ましい。炭化水素系溶媒としては、飽和炭化水素、不飽和炭化水素又は芳香族炭化水素が使用できる。
飽和炭化水素としては、ヘキサン、ペンタン、2−エチルヘキサン、ヘプタン、デカン、トリデカン、シクロヘキサン、デカリン等が挙げられる。
不飽和炭化水素としては、ヘキセン、ヘプテン、シクロヘキセン等が挙げられる。
芳香族炭化水素としては、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン等が挙げられる。
これらのうち、トルエン又はキシレンが好ましい。
As the non-polar solvent, a hydrocarbon solvent is preferable. As the hydrocarbon-based solvent, saturated hydrocarbons, unsaturated hydrocarbons or aromatic hydrocarbons can be used.
Examples of saturated hydrocarbons include hexane, pentane, 2-ethylhexane, heptane, decane, tridecane, cyclohexane, and decalin.
Examples of unsaturated hydrocarbons include hexene, heptene, cyclohexene and the like.
Examples of aromatic hydrocarbons include toluene, xylene, ethylbenzene, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene and the like.
Of these, toluene or xylene is preferred.

炭化水素系溶媒は、あらかじめ脱水されていることが好ましい。具体的には、水分含有量として100質量ppm以下が好ましく、特に30質量ppm以下であることが好ましい。 The hydrocarbon solvent is preferably dehydrated in advance. Specifically, the water content is preferably 100 mass ppm or less, and particularly preferably 30 mass ppm or less.

一実施形態では、有機溶媒がニトリル化合物及びエーテル化合物の少なくとも一方を含むことが好ましい。
エーテル化合物としては、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等が挙げられる。
ニトリル化合物としては、R(CN)で表されるニトリル化合物が好ましい。式中、Rは、炭素数が1以上10以下のアルキル基、又は環形成炭素数が6以上18以下の芳香環を有する基である。nは、1又は2である。
In one embodiment, the organic solvent preferably contains at least one of a nitrile compound and an ether compound.
Examples of the ether compound include tetrahydrofuran, diethyl ether and the like.
As the nitrile compound, a nitrile compound represented by R (CN) n is preferable. In the formula, R is an alkyl group having 1 or more and 10 or less carbon atoms, or a group having an aromatic ring having 6 or more and 18 or less ring-forming carbon atoms. n is 1 or 2.

例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、3−クロロプロピオニトリル、ベンゾニトリル、4−フルオロベンゾニトリル、ターシャリーブチロニトリル、イソブチロニトリル、シクロヘキシルニトリル、カプロニトリル、イソカプロニトリル、マロノニトリル、フマルニトリルが挙げられる。好ましくはプロピオニトリル、イソカプロニトリル、イソブチロニトリルである。
例えば、ニトリル化合物はトルエンと共沸するため、乾燥時にトルエンとともに処理物から除去しやすいため好ましい。
有機溶媒に含まれるニトリル化合物及びエーテル化合物の量は、0.01〜5質量%であることが好ましく、さらに、0.1〜3質量%であることが好ましく、特に0.3〜1質量%であることが好ましい。
Examples include acetonitrile, propionitrile, 3-chloropropionitrile, benzonitrile, 4-fluorobenzonitrile, tertiary butyronitrile, isobutyronitrile, cyclohexylnitrile, capronitrile, isocapronitrile, malononitrile, fumalnitrile. Be done. Propionitrile, isocapronitrile, and isobutyronitrile are preferable.
For example, since the nitrile compound azeotropes with toluene, it is preferable because it can be easily removed from the treated product together with toluene during drying.
The amount of the nitrile compound and the ether compound contained in the organic solvent is preferably 0.01 to 5% by mass, more preferably 0.1 to 3% by mass, and particularly 0.3 to 1% by mass. Is preferable.

混合粉砕には、例えば、遊星型ボールミル、振動ミル、転動ミル、ビーズミル、ボールミル等の粉砕機や、一軸混錬機、多軸混錬機等の混練機を使用できる。 For mixing and crushing, for example, a crusher such as a planetary ball mill, a vibration mill, a rolling mill, a bead mill, or a ball mill, or a kneader such as a uniaxial kneader or a multi-screw kneader can be used.

混合粉砕後の処理物から溶媒を除去して得られる原料混合物は、主に微粒結晶により形成されている。原料を混合粉砕することにより、原料の微粒化が進行し、各原料の微粒結晶からなる原料混合物が得られる。 The raw material mixture obtained by removing the solvent from the processed product after mixing and pulverizing is mainly formed of fine crystals. By mixing and pulverizing the raw materials, the atomization of the raw materials progresses, and a raw material mixture composed of fine crystals of each raw material is obtained.

原料混合物を仮焼することにより、仮焼物が得られる。一実施形態では、上記のように溶媒を除去して原料混合物を得て、仮焼することから、粉体状の仮焼物が得られる。仮焼における加熱温度及び時間は、仮焼物の組成等を考慮して、適宜調整することができる。例えば、加熱温度は150℃〜300℃が好ましく、さらに160℃〜280℃が好ましく、特に170℃〜250℃が好ましい。加熱時間は0.1〜8時間が好ましく、さらに、0.2〜6時間が好ましく、特に0.25〜4時間が好ましい。 A calcined product is obtained by calcining the raw material mixture. In one embodiment, the solvent is removed as described above to obtain a raw material mixture, which is then calcined to obtain a powdery calcined product. The heating temperature and time in the calcining can be appropriately adjusted in consideration of the composition of the calcined product and the like. For example, the heating temperature is preferably 150 ° C. to 300 ° C., more preferably 160 ° C. to 280 ° C., and particularly preferably 170 ° C. to 250 ° C. The heating time is preferably 0.1 to 8 hours, more preferably 0.2 to 6 hours, and particularly preferably 0.25 to 4 hours.

仮焼で使用する加熱装置は特に限定はない。例えば、FMミキサ、ナウタミキサ等の剪断式の乾燥機、ハースキルン等の静置式の炉、ロータリーキルン等の回転式の炉が挙げられる。なお、仮焼前に乾燥を行ってよく、乾燥と仮焼を同時に行ってもよい。仮焼の雰囲気は特に限定しないが、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下が好ましい。 The heating device used for calcining is not particularly limited. For example, a shearing dryer such as an FM mixer or a nauta mixer, a stationary furnace such as a herskillon, or a rotary furnace such as a rotary kiln can be mentioned. It should be noted that drying may be performed before calcining, and drying and calcining may be performed at the same time. The atmosphere of the calcining is not particularly limited, but an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon is preferable.

仮焼物を焼成することにより、(A)硫化物が得られる。焼成における加熱温度及び時間は、仮焼物の組成等を考慮して、適宜調整することができる。例えば、アルジロダイト型固体電解質の場合、加熱温度は300℃〜470℃が好ましく、300℃を超えて460℃以下がより好ましく、より320℃〜450℃が好ましく、さらに350℃〜440℃が好ましく、特に380℃〜430℃が好ましい。
加熱時間は1〜360分が好ましく、さらに、5〜120分が好ましく、特に10〜60分が好ましい。
加熱時の雰囲気は特に限定しないが、好ましくは硫化水素気流下ではなく、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下である。焼成工程には、静置式のハースキルン、回転式のロータリーキルン等の焼成炉を用いることができる。
By firing the calcined product, (A) sulfide is obtained. The heating temperature and time in firing can be appropriately adjusted in consideration of the composition of the calcined product and the like. For example, in the case of an algyrodite type solid electrolyte, the heating temperature is preferably 300 ° C. to 470 ° C., more preferably more than 300 ° C. and 460 ° C. or lower, more preferably 320 ° C. to 450 ° C., and further preferably 350 ° C. to 440 ° C. In particular, 380 ° C. to 430 ° C. is preferable.
The heating time is preferably 1 to 360 minutes, more preferably 5 to 120 minutes, and particularly preferably 10 to 60 minutes.
The atmosphere during heating is not particularly limited, but is preferably under an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon, not under a hydrogen sulfide stream. For the firing step, a firing furnace such as a stationary harskiln or a rotary rotary kiln can be used.

原料混合物を溶媒中で仮焼する場合、仮焼に用いる溶媒としては、上述した非極性溶媒、極性溶媒又はこれらの混合溶媒が使用できる。原料混合物が溶媒に分散されたスラリーに対して加熱を行う。仮焼に用いる溶媒としては、原料の混合等で用いた溶媒と、同じものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。同じものを用いる場合は、溶媒を除去する工程が不要であるため好ましい。 When the raw material mixture is calcined in a solvent, the above-mentioned non-polar solvent, polar solvent or a mixed solvent thereof can be used as the solvent used for calcining. The slurry in which the raw material mixture is dispersed in the solvent is heated. As the solvent used for calcining, the same solvent as that used for mixing the raw materials or the like may be used, or a different solvent may be used. When the same one is used, it is preferable because the step of removing the solvent is unnecessary.

仮焼における加熱温度及び時間は、原料の組成等を考慮して、適宜調整することができる。例えば、加熱温度は150℃〜300℃が好ましく、160℃〜280℃がより好ましく、さらに170℃〜270℃が好ましく、特に180℃〜260℃が好ましい。上記の温度範囲とすることにより、PS構造が形成され、ハロゲンが結晶中に取り込まれやすくなる。第一実施形態と同様に本実施形態でも、微粒結晶の原料混合物を溶液中で仮焼することから、比較的低温でPS構造を含む結晶を形成することが可能となる。
加熱時間は10分〜6時間が好ましく、さらに、10分〜3時間が好ましく、特に30分〜2時間が好ましい。
仮焼で使用する加熱装置は特に限定はないが、加熱温度が使用する溶媒の沸点を超える場合は、オートクレーブを使用することが好ましい。
The heating temperature and time in the calcining can be appropriately adjusted in consideration of the composition of the raw materials and the like. For example, the heating temperature is preferably 150 ° C. to 300 ° C., more preferably 160 ° C. to 280 ° C., further preferably 170 ° C. to 270 ° C., and particularly preferably 180 ° C. to 260 ° C. By the above temperature range, the PS 4 structure formed, halogens are easily incorporated into the crystal. Also in the first embodiment similarly to the embodiment, since the calcined raw material mixture of fine crystals in the solution, it is possible to form the crystals containing PS 4 structure at a relatively low temperature.
The heating time is preferably 10 minutes to 6 hours, more preferably 10 minutes to 3 hours, and particularly preferably 30 minutes to 2 hours.
The heating device used for calcining is not particularly limited, but when the heating temperature exceeds the boiling point of the solvent used, it is preferable to use an autoclave.

仮焼に用いたスラリーから溶媒を除去して仮焼物を回収する。溶媒除去の方法は特に限定されないが、常圧下又は減圧下にて溶媒を留去することができる。また、より生産性を上げるために、ろ過を併用することも可能である。
仮焼物を焼成することにより、(A)硫化物が得られる。
The solvent is removed from the slurry used for calcining, and the calcined product is recovered. The method for removing the solvent is not particularly limited, but the solvent can be distilled off under normal pressure or reduced pressure. It is also possible to use filtration together in order to increase productivity.
By firing the calcined product, (A) sulfide is obtained.

<(B)硫化リン>
本実施形態の(B)硫化リンは、(A)硫化物の原料として用いた硫化リチウム(LiS);三硫化二リン(P)、五硫化二リン(P)等の硫化リン等と同様のものを用いることができるが、イオン伝導度の低下が抑制された固体電解質が得られるため、五硫化二リン(P)であることが好ましい。
<(B) Phosphorus sulfide>
The (B) phosphorus sulfide of the present embodiment is (A) lithium sulfide (Li 2 S) used as a raw material for sulfide; diphosphorus trisulfide (P 2 S 3 ), diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ). may be the same sulfide such as phosphorus etc., for solid electrolyte decrease in ionic conductivity is suppressed may be obtained, it is preferable that the phosphorus pentasulfide (P 2 S 5).

本実施形態では非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒の存在下で行うため、(B)硫化リンの形状は特に制限はないが、簡易な製造設備で実施できることから平均粒径(D50)は10 cm以下とすることが好ましく、8 cm以下とすることがより好ましく、5 cm以下とすることが更に好ましい。
本実施形態では非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒の存在下で行うため、(B)硫化リンを粉砕せずに行うことが簡易な製造工程の観点からは好ましい。
In this embodiment, since it is carried out in the presence of at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aprotic solvent, the shape of (B) phosphorus sulfide is not particularly limited, but it can be carried out in a simple manufacturing facility, so that it is average. The particle size (D 50 ) is preferably 10 cm or less, more preferably 8 cm or less, and even more preferably 5 cm or less.
Since this embodiment is carried out in the presence of at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aprotic solvent, it is preferable to carry out (B) phosphorus sulfide without pulverization from the viewpoint of a simple manufacturing process.

((A)硫化物及び(B)硫化リンの使用量)
本実施形態の(A)硫化物の使用量は、使用する製造設備により適宜決定すればよい。
本実施形態の(B)硫化リンの使用量は、(A)硫化物の量及び(A)硫化物に含まれるS2−の量により決定することが好ましく、均質でイオン伝導度の低下が抑制された固体電解質が得られるため、(A)硫化物100.0質量部に対して、0.5 質量部以上とすることが好ましく、1.0 質量部以上とすることがより好ましく、2.0質量部以上とすることが更に好ましく、未反応の(B)硫化リンの残存量を減らす観点から30.0 質量部以下とすることが好ましく、20.0 質量部以下とすることがより好ましく、15.0 質量部以下とすることが更に好ましい。
(Amount of (A) sulfide and (B) phosphorus sulfide used)
The amount of (A) sulfide used in this embodiment may be appropriately determined depending on the manufacturing equipment used.
The amount of the (B) phosphorus sulfide of the present embodiment, it is preferable to determine the amount of S 2-, reduction in ion conductivity in homogeneous contained in an amount and (A) a sulfide of (A) a sulfide Since a suppressed solid electrolyte can be obtained, it is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1.0 parts by mass or more, based on 100.0 parts by mass of (A) sulfide. It is more preferably 0.0 parts by mass or more, preferably 30.0 parts by mass or less from the viewpoint of reducing the residual amount of unreacted phosphorus (B) sulfide, and more preferably 20.0 parts by mass or less. It is preferably 15.0 parts by mass or less, and more preferably 15.0 parts by mass or less.

<混合する工程>
本実施形態の非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒存在下に(A)硫化物及び(B)硫化リンを混合する方法には特に制限はなく、非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒存在下に(A)硫化物及び(B)硫化リンを混合できる装置に、非プロトン性溶媒存在下に(A)硫化物及び(B)硫化リンを投入して混合すればよい。
<Mixing process>
The method of mixing (A) sulfide and (B) phosphorus sulfide in the presence of at least one solvent selected from the non-polar solvent and the aprotonic solvent of the present embodiment is not particularly limited, and the non-polar solvent and non-polar solvent and non-polar solvent are not particularly limited. In an apparatus capable of mixing (A) sulfide and (B) phosphorus sulfide in the presence of at least one solvent selected from the protonic solvent, (A) sulfide and (B) phosphorus sulfide are mixed in the presence of an aprotonic solvent. It may be added and mixed.

本実施形態において、前記(A)硫化物の製造方法における処理に用い得るものとして例示した粉砕機を使用すると、その後結晶化等の工程が必要となるため、粉砕機を用いないことを要する。「粉砕機を用いず」とは文字通り、「粉砕機」を用いないことを意味する、「粉砕機」は前記(A)硫化物の製造方法における処理に用い得るものとして例示した、粉砕機である。 In the present embodiment, if a pulverizer exemplified as one that can be used for the treatment in the method for producing (A) sulfide is used, a step such as crystallization is required thereafter, so that it is necessary not to use the pulverizer. "Without using a crusher" literally means not using a "crusher". The "crusher" is a crusher exemplified as one that can be used for the treatment in the method for producing (A) sulfide. be.

本実施形態において、前記混合できる装置としては、例えば槽内に撹拌翼を備える機械撹拌式混合機が挙げられる。
下記混合機も「粉砕」自体は生じ得るが、「粉砕」の処理が主ではなく、「混合」の処理が主であるため、混合機を用いても問題ない。
機械撹拌式混合機は、高速撹拌型混合機、双腕型混合機等が挙げられ、原料含有物と錯化剤との混合物中の原料の均一性を高め、所定の平均粒径及び比表面積とともに、より高いイオン伝導度を得る観点から、高速撹拌型混合機が好ましく用いられる。また、高速撹拌型混合機としては、垂直軸回転型混合機、水平軸回転型混合機等が挙げられ、どちらのタイプの混合機を用いてもよい。
In the present embodiment, examples of the device capable of mixing include a mechanical stirring type mixer having a stirring blade in the tank.
Although "crushing" itself can occur in the following mixers, there is no problem even if a mixer is used because the processing of "crushing" is not the main and the processing of "mixing" is the main.
Examples of the mechanical stirring type mixer include a high-speed stirring type mixer and a double-arm type mixer, which enhance the uniformity of the raw material in the mixture of the raw material-containing material and the complexing agent, and have a predetermined average particle size and specific surface area. At the same time, a high-speed stirring type mixer is preferably used from the viewpoint of obtaining higher ionic conductivity. Further, examples of the high-speed stirring type mixer include a vertical axis rotary type mixer and a horizontal axis rotary type mixer, and either type of mixer may be used.

機械撹拌式混合機において用いられる撹拌翼の形状としては、ブレード型、アーム型、リボン型、多段ブレード型、二連アーム型、ショベル型、二軸羽型、フラット羽根型、C型羽根型等が挙げられ、原料含有物中の原料の均一性を高め、所定の平均粒径及び比表面積とともに、より高いイオン伝導度を得る観点から、ショベル型、フラット羽根型、C型羽根型等が好ましい。 The shape of the stirring blade used in the mechanical stirring type mixer includes blade type, arm type, ribbon type, multi-stage blade type, double arm type, excavator type, biaxial blade type, flat blade type, C type blade type, etc. From the viewpoint of increasing the uniformity of the raw material in the raw material content and obtaining higher ionic conductivity as well as a predetermined average particle size and specific surface area, a shovel type, a flat blade type, a C type blade type and the like are preferable. ..

なお本実施形態は、非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒の存在下で行うため、特許文献2のようにボールミルのような媒体式粉砕機を使用しないことが好ましい。これにより、(A)硫化物の非晶化を抑制することができ、その後のアルジロダイト型の結晶型とすることを目的とした200℃以上への加熱工程を必要としないので結果として造粒を抑えることができる。 Since this embodiment is carried out in the presence of at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aprotic solvent, it is preferable not to use a medium-type crusher such as a ball mill as in Patent Document 2. As a result, (A) sulfide decrystallization can be suppressed, and the subsequent heating step to 200 ° C. or higher for the purpose of forming an algyrodite type crystal type is not required, resulting in granulation. It can be suppressed.

本実施形態において混合する工程は、特に制限はなく、外部から加熱や冷却のような温度を調整せず行ってもよいが、工程時間を短縮し、イオン伝導度の低下が抑制された固体電解質を得る観点からは加熱してもよく、100℃未満で行うことが好ましく、90℃未満で行うことがより好ましく、85℃未満で行うことが更に好ましく、非プロトン性溶媒の溶解度を保つことができるため、−20℃以上で行うことが好ましく、0℃以上で行うことがより好ましく、加熱せずに行うことが更に好ましい。 The step of mixing in the present embodiment is not particularly limited and may be performed without adjusting the temperature such as heating or cooling from the outside, but the step time is shortened and the decrease in ionic conductivity is suppressed. From the viewpoint of obtaining the above, heating may be performed, preferably at a temperature lower than 100 ° C., more preferably at a temperature lower than 90 ° C. Therefore, it is preferably performed at −20 ° C. or higher, more preferably at 0 ° C. or higher, and further preferably without heating.

なお、特許文献1に記載の方法でもボールミル粉砕器で粉砕混合して得た混合粉末を200℃で2時間加熱しているが、これは粉砕混合により崩れた結晶構造を再度アルジロダイト構造とするために行っており、本実施形態のように混合する工程の時間を短縮するための加熱とは異なっている。このため、引用文献1ではアルジロダイド構造への結晶転移が起きるのに十分な200℃と高温となっており、本実施形態の100℃未満とは大きく異なっている。 In addition, also in the method described in Patent Document 1, the mixed powder obtained by pulverizing and mixing with a ball mill crusher is heated at 200 ° C. for 2 hours, but this is because the crystal structure collapsed by pulverization and mixing is reconstituted into an algyrodite structure. This is different from heating for shortening the time of the mixing step as in the present embodiment. Therefore, in Cited Document 1, the temperature is as high as 200 ° C., which is sufficient for crystal transition to the algyrodide structure, which is significantly different from the temperature of less than 100 ° C. in the present embodiment.

本実施形態の混合する工程を行う時間は、(B)硫化リンの消費量を基準に決定すればよく、特に制限はないが、例えば1時間以上が好ましく、3時間以上がより好ましく、5時間以上が更に好ましい。
製造効率の観点からは24時間以下が好ましく、18時間以下がより好ましく、12時間以下が更に好ましく、10時間以下がより更に好ましい。
イオン伝導度の低下を抑制する観点からは120時間以下が好ましく、100時間以下がより好ましく、80時間以下が更に好ましい。
The time for performing the mixing step of the present embodiment may be determined based on (B) the consumption of phosphorus sulfide, and is not particularly limited, but for example, 1 hour or more is preferable, 3 hours or more is more preferable, and 5 hours or more. The above is more preferable.
From the viewpoint of production efficiency, 24 hours or less is preferable, 18 hours or less is more preferable, 12 hours or less is further preferable, and 10 hours or less is further preferable.
From the viewpoint of suppressing the decrease in ionic conductivity, 120 hours or less is preferable, 100 hours or less is more preferable, and 80 hours or less is further preferable.

本実施形態の混合工程は、不活性ガス雰囲気中でドライルームレベルの高露点(例えば、露点−60〜−20℃)で行うことが好ましい。
大気圧で行ってもよいが、非プロトン性溶媒等の沸点が低い化合物を使用する場合には、オートクレーブ中等で加圧しながら行うことも好ましい。
The mixing step of the present embodiment is preferably carried out at a high dew point (for example, a dew point of −60 to −20 ° C.) at the level of a dry room in an atmosphere of an inert gas.
It may be carried out at atmospheric pressure, but when a compound having a low boiling point such as an aprotic solvent is used, it is also preferable to carry out the work while pressurizing in an autoclave or the like.

<乾燥工程>
本実施形態では、(A)硫化物及び(B)硫化リンを混合する工程後に、さらに乾燥工程を要する。
本実施形態で使用する非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒を除去する乾燥工程を行うことにより、不純物が少なくなり、イオン伝導度の向上が期待できる。一方、固体電解質が、乾燥により凝集体が形成しやすくなる場合は後記する乾燥温度及び乾燥時間を適宜調整することが好ましい。
<Drying process>
In the present embodiment, a further drying step is required after the step of mixing (A) sulfide and (B) phosphorus sulfide.
By performing the drying step of removing at least one solvent selected from the non-polar solvent and the aprotic solvent used in the present embodiment, impurities are reduced and ionic conductivity can be expected to be improved. On the other hand, when the solid electrolyte tends to form aggregates due to drying, it is preferable to appropriately adjust the drying temperature and drying time described later.

乾燥は、加熱せずに行っても、乾燥時間削減の観点から加熱してもよく、50℃以上で行うことが好ましく、70℃以上で行うことが好ましく、90℃以上で行うことが好ましく、造粒やイオン伝導度の低下の抑制の観点からは150℃以下であることが好ましく、150℃以下であることがより好ましく、120℃以下であることが更に好ましい。
乾燥時間は、非プロトン性溶媒の残留量により決定すればよく、特に制限はないが、例えば1分間以上が好ましく、10分以上がより好ましく、30分以上が更に好ましく、1時間以上がより更に好ましい。また、乾燥時間の上限は特に制限されるものではないが、24時間以下が好ましく、12時間以下がより好ましく、6時間以下が更に好ましく、3時間以下がより更に好ましい。
The drying may be carried out without heating or from the viewpoint of reducing the drying time, preferably at 50 ° C. or higher, preferably at 70 ° C. or higher, and preferably at 90 ° C. or higher. From the viewpoint of granulation and suppression of deterioration of ionic conductivity, the temperature is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, and even more preferably 120 ° C. or lower.
The drying time may be determined by the residual amount of the aprotic solvent and is not particularly limited. For example, 1 minute or more is preferable, 10 minutes or more is more preferable, 30 minutes or more is further preferable, and 1 hour or more is further more preferable. preferable. The upper limit of the drying time is not particularly limited, but is preferably 24 hours or less, more preferably 12 hours or less, further preferably 6 hours or less, still more preferably 3 hours or less.

また、乾燥は、溶媒を伴う前駆体、混合物を、ガラスフィルター等を用いたろ過、デカンテーションによる固液分離、また遠心分離機等を用いた固液分離により行ってもよい。本実施形態においては、固液分離を行った後、上記の温度条件による乾燥を行ってもよい。
固液分離は、具体的には、溶媒を伴う前駆体、混合物を容器に移し、前駆体、混合物が沈殿した後に、上澄みとなる溶媒を除去するデカンテーション、また例えばポアサイズが10〜200μm程度、好ましくは20〜150μmのガラスフィルターを用いたろ過が容易である。
なお、乾燥工程の後に加熱を行わないことが固体電解質の造粒の抑制の観点から好ましい。
Further, the drying may be carried out by filtering the precursor or mixture with a solvent using a glass filter or the like, solid-liquid separation by decantation, or solid-liquid separation using a centrifuge or the like. In the present embodiment, after solid-liquid separation, drying under the above temperature conditions may be performed.
In the solid-liquid separation, specifically, a decantation in which the precursor and the mixture accompanied by the solvent are transferred to a container and the solvent that becomes the supernatant is removed after the precursor and the mixture are precipitated, and for example, the pore size is about 10 to 200 μm. Filtration using a glass filter of preferably 20 to 150 μm is easy.
It is preferable not to heat the solid electrolyte after the drying step from the viewpoint of suppressing granulation of the solid electrolyte.

<固体電解質>
本実施形態の固体電解質は、(A)硫化物に対し、LiS等の含有量が減少し、(A)硫化物の成分が(B)硫化リンと反応した化合物の含有量が、使用した(B)硫化リンの量に依存して増加した組成となっている。
また、本実施形態の固体電解質の結晶構造は、前記のアルジロダイト型結晶構造を有するものであるが、より高いイオン伝導度を得る観点から、主結晶として有するものであることが好ましい。本明細書において、「主結晶として有する」とは、結晶構造のうち対象となる結晶構造の割合が80%以上であることを意味し、90%以上であることが好ましく、95%以上であることがより好ましい。
<Solid electrolyte>
The solid electrolyte of this embodiment, (A) a sulfide hand, decreases the content of such Li 2 S, the content of the compound reacted with the component (A) of the sulfide (B) phosphorus sulfide, used (B) The composition increased depending on the amount of phosphorus sulfide.
Further, the crystal structure of the solid electrolyte of the present embodiment has the above-mentioned algyrodite type crystal structure, but it is preferably provided as the main crystal from the viewpoint of obtaining higher ionic conductivity. In the present specification, "having as a main crystal" means that the ratio of the target crystal structure to the crystal structure is 80% or more, preferably 90% or more, and 95% or more. Is more preferable.

A)硫化物の成分が(B)硫化リンと反応した化合物がより多く存在する固体電解質表層部は、非晶性固体電解質となっていてもよい。この非晶固体電解質の存在により全固体電池を製造する際に固体電解質同士が、加圧圧着等で熱融着しやすくなり好ましい。 The surface layer portion of the solid electrolyte in which A) the sulfide component is present in a larger amount of the compound that has reacted with (B) phosphorus sulfide may be an amorphous solid electrolyte. The presence of this amorphous solid electrolyte is preferable because the solid electrolytes are easily heat-sealed by pressure-bonding or the like when manufacturing an all-solid-state battery.

次に実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
1.測定方法
1−1.(A)硫化物及び固体電解質の結晶構造
試料の粉末を、直径20 mm、深さ0.2 mmの溝にガラスで摺り切り試料とした。この試料を、XRD用カプトンフィルムで空気に触れさせずに測定した。
株式会社BRUKERの粉末X線回折測定装置D2 PHASERを用いて以下の条件にて実施した。
Next, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these examples.
1. 1. Measurement method 1-1. (A) Crystal structure of sulfide and solid electrolyte The powder of the sample was ground into a groove having a diameter of 20 mm and a depth of 0.2 mm with glass to prepare a sample. This sample was measured with a Kapton film for XRD without contact with air.
It was carried out under the following conditions using the powder X-ray diffraction measuring device D2 PHASER of Bruker Co., Ltd.

管電圧:30 kV
管電流:10 mA
X線波長:Cu−Kα線(1.5418 Å)
光学系:集中法
スリット構成:ソーラースリット4°、発散スリット1 mm、Kβフィルター(Ni板)使用
Tube voltage: 30 kV
Tube current: 10 mA
X-ray wavelength: Cu-Kα ray (1.5418 Å)
Optical system: Concentration method Slit configuration: Solar slit 4 °, divergence slit 1 mm, Kβ filter (Ni plate) used

検出器:半導体検出器
測定範囲:2θ=10−60deg
ステップ幅、スキャンスピード:0.05deg、0.05deg/sec
1−2.(A)硫化物及び固体電解質の化学組成
ICP分析(誘導結合プラズマ発光分光分析)により、組成分析を行った。
Detector: Semiconductor detector Measuring range: 2θ = 10-60deg
Step width, scan speed: 0.05 deg, 0.05 deg / sec
1-2. (A) Chemical composition of sulfide and solid electrolyte Composition analysis was performed by ICP analysis (inductively coupled plasma emission spectroscopic analysis).

1−3.固体電解質のイオン伝導度
固体電解質から、直径10 mm(断面積S:0.785 cm)、高さ(L)0.1〜0.3 cmの円形ペレットを成形して試料とした。その試料の上下から電極端子を取り、25℃において交流インピーダンス法により測定し(周波数範囲:5MHz〜0.5Hz、振幅:10mV)、Cole−Coleプロットを得た。高周波側領域に観測される円弧の右端付近で、−Z’’(Ω)が最小となる点での実数部Z’(Ω)を電解質のバルク抵抗R(Ω)とし、以下式に従い、イオン伝導度σ(S/cm)を計算した。
1-3. Ion Conductivity of Solid Electrolyte A circular pellet having a diameter of 10 mm (cross-sectional area S: 0.785 cm 2 ) and a height (L) of 0.1 to 0.3 cm was formed from the solid electrolyte and used as a sample. Electrode terminals were taken from above and below the sample and measured by the AC impedance method at 25 ° C. (frequency range: 5 MHz to 0.5 Hz, amplitude: 10 mV) to obtain a Core-Cole plot. The real part Z'(Ω) at the point where −Z'' (Ω) is minimized near the right end of the arc observed in the high frequency side region is defined as the bulk resistance R (Ω) of the electrolyte, and the ions are according to the following equation. The conductivity σ (S / cm) was calculated.

1−4.固体電解質の暴露試験(HS発生量)
まず、曝露試験で用いる試験装置(曝露試験装置1)について、図1を用いて説明する。
曝露試験装置1は、窒素を加湿するフラスコ10と、加湿した窒素と加湿しない窒素とを混合するスタティックミキサー20と、混合した窒素の水分を測定する露点計30(VAISALA社製M170/DMT152)と、測定試料を設置する二重反応管40と、二重反応管40から排出される窒素の水分を測定する露点計50と、排出された窒素中に含まれる硫化水素濃度を測定する硫化水素計測器60(AMI社製 Model3000RS)とを、主な構成要素とし、これらを管(図示せず)にて接続した構成としてある。フラスコ10の温度は冷却槽11により10 ℃に設定されている。
なお、各構成要素を接続する菅には直径6 mmのテフロン(登録商標)チューブを使用した。本図では管の表記を省略し、代わりに窒素の流れを矢印で示してある。
1-4. Exposure test of the solid electrolyte (H 2 S generation amount)
First, the test device (exposure test device 1) used in the exposure test will be described with reference to FIG.
The exposure test device 1 includes a flask 10 for humidifying nitrogen, a static mixer 20 for mixing humidified nitrogen and non-humidified nitrogen, and a dew point meter 30 (M170 / DMT152 manufactured by VAISALA) for measuring the water content of the mixed nitrogen. , A double reaction tube 40 in which a measurement sample is installed, a dew point meter 50 for measuring the water content of nitrogen discharged from the double reaction tube 40, and a hydrogen sulfide measurement for measuring the concentration of hydrogen sulfide contained in the discharged nitrogen. A vessel 60 (Model 3000RS manufactured by AMI) is used as a main component, and these are connected by a pipe (not shown). The temperature of the flask 10 is set to 10 ° C. by the cooling tank 11.
A Teflon (registered trademark) tube with a diameter of 6 mm was used for the tube connecting each component. In this figure, the notation of the pipe is omitted, and the flow of nitrogen is indicated by an arrow instead.

評価の手順は以下のとおりとした。
露点を−80℃とした窒素グローボックス内で、粉末試料(固体電解質)41を約1.5g秤量し、石英ウール42で挟むように反応管40内部に設置し密封した。評価は室温(20℃)で行った。
窒素源(図示せず)から0.02 MPaで窒素を装置1内に供給した。供給された窒素は、二又分岐管BPを通過して、一部はフラスコ10に供給され加湿される。その他は加湿しない窒素としてスタティックミキサー20に直接供給される。なお、窒素のフラスコ10への供給量はニードルバルブVで調整される。
The evaluation procedure was as follows.
About 1.5 g of the powder sample (solid electrolyte) 41 was weighed in a nitrogen glow box having a dew point of −80 ° C., and placed inside the reaction tube 40 so as to be sandwiched between quartz wool 42 and sealed. The evaluation was performed at room temperature (20 ° C.).
Nitrogen was supplied into the apparatus 1 from a nitrogen source (not shown) at 0.02 MPa. The supplied nitrogen passes through the bifurcated branch pipe BP, and a part of the supplied nitrogen is supplied to the flask 10 to be humidified. Others are directly supplied to the static mixer 20 as non-humidifying nitrogen. The amount of nitrogen supplied to the flask 10 is adjusted by the needle valve V.

加湿しない窒素及び加湿した窒素の流量を、ニードルバルブ付きフローメーターFMで調整することにより露点を制御する。具体的に、加湿しない窒素の流量を800mL/min、加湿した窒素の流量を10〜30 mL/minで、スタティックミキサー20に供給し、混合して、露点計30にて混合ガス(加湿しない窒素及び加湿した窒素の混合物)の露点を確認した。 The dew point is controlled by adjusting the flow rates of unhumidified nitrogen and humidified nitrogen with a flow meter FM with a needle valve. Specifically, the flow rate of unhumidified nitrogen is 800 mL / min, and the flow rate of humidified nitrogen is 10 to 30 mL / min. And the dew point of the humidified nitrogen mixture) was confirmed.

露点を−30℃に調整した後、三方コック43を回転して、混合ガスを反応管40内部に表1に示す時間流通させた。試料41を通過した混合ガスに含まれる硫化水素量を、硫化水素計測器60で測定した。なお、硫化水素量は15秒間隔で記録し、1分間当たりの発生量(mL/min)として測定した。また、参考のため曝露後の混合ガスの露点を露点計50で測定した。
なお、測定後の窒素から硫化水素を除去するため、アルカリトラップ70を通過させた。
After adjusting the dew point to −30 ° C., the three-way cock 43 was rotated to allow the mixed gas to flow inside the reaction tube 40 for the time shown in Table 1. The amount of hydrogen sulfide contained in the mixed gas that passed through the sample 41 was measured with a hydrogen sulfide measuring instrument 60. The amount of hydrogen sulfide was recorded at intervals of 15 seconds and measured as the amount generated per minute (mL / min). For reference, the dew point of the mixed gas after exposure was measured with a dew point meter 50.
In order to remove hydrogen sulfide from the nitrogen after the measurement, the alkali trap 70 was passed through.

1−5.平均粒径
平均粒径(D50)は、粒子径分布積算曲線を描いた時に粒子径の最も小さい粒子から順次積算して全体の50%に達するところの粒子径であり、例えば以下のようにして測定される。レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(HORIBA製、LA−950V2モデルLA−950W2)で測定した。
脱水処理されたトルエン(和光純薬製、特級)とターシャリーブチルアルコール(和光純薬製、特級)を93.8:6.2の質量比で混合したものを分散媒として用いた。装置のフローセル内に分散媒を50 mL注入し、循環させた後、測定対象を添加して超音波処理した後、粒子径分布を測定した。なお、測定対象の添加量は、装置で規定されている測定画面で、粒子濃度に対応する赤色光透過率(R)が80〜90%、青色光透過率(B)が70〜90%に収まるように調整した。また、演算条件には、測定対象の屈折率の値として2.16を、分散媒の屈折率の値として1.49をそれぞれ用いた。分布形態の設定において、反復回数を15回に固定して粒径演算を行った。
1-5. Average particle size The average particle size (D50) is the particle size at which the particles with the smallest particle size are sequentially integrated to reach 50% of the total when the particle size distribution integration curve is drawn. For example, as follows. Be measured. The measurement was performed with a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device (manufactured by HORIBA, LA-950V2 model LA-950W2).
A mixture of dehydrated toluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) and tert-butyl alcohol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) at a mass ratio of 93.8: 6.2 was used as a dispersion medium. After injecting 50 mL of the dispersion medium into the flow cell of the apparatus and circulating it, the object to be measured was added and ultrasonically treated, and then the particle size distribution was measured. The amount of addition to be measured is 80 to 90% for the red light transmittance (R) and 70 to 90% for the blue light transmittance (B) corresponding to the particle concentration on the measurement screen specified by the device. Adjusted to fit. Further, as the calculation conditions, 2.16 was used as the value of the refractive index of the measurement target, and 1.49 was used as the value of the refractive index of the dispersion medium. In setting the distribution form, the particle size was calculated by fixing the number of repetitions to 15.

1−6.BET比表面積
ガス吸着量測定装置(AUTOSORB6(シスメックス(株)製))を用いて窒素法で測定した。
1−7.残留溶媒量
ガスクロマトグラフ(Agilent社製の6890型)で測定した。
1-6. It was measured by the nitrogen method using a BET specific surface area gas adsorption amount measuring device (AUTOSORB6 (manufactured by Sysmex Corporation)).
1-7. Residual solvent amount Measured with a gas chromatograph (Type 6890 manufactured by Agilent).

2−1. 硫化リチウムの合成
500 mLのセパラブルフラスコ(アンカー撹拌翼装備)に、窒素気流下で水酸化リチウム無水物(本荘ケミカル(株)製、粒子径範囲:0.1mm 以上1.5 mm以下、水分量:1質量%以下)200 gを投入、60 rpmで撹拌しながら、オイルバスを用いて200 ℃に昇温し、保持した。また、セパラブルフラスコの上部をリボンヒーターで100 ℃に保持した。窒素を硫化水素((株)巴商会製)に切り替えて、500 mL/分の流量で供給しながら、水酸化リチウムと硫化水素との反応を行った。反応の進行により発生した水分はコンデンサーにより凝縮して回収し、6 時間の反応を行ったところで144 mLの水が回収され、更に3 時間継続したが、水の発生はなかった。
2-1. Synthesis of lithium sulfide In a 500 mL separable flask (equipped with an anchor stirring blade), lithium hydroxide anhydride (manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd., particle size range: 0.1 mm or more and 1.5 mm or less, moisture content) under a nitrogen stream. Amount: 1% by mass or less) 200 g was added, and the temperature was raised to 200 ° C. using an oil bath while stirring at 60 rpm and maintained. The upper part of the separable flask was held at 100 ° C. with a ribbon heater. Nitrogen was switched to hydrogen sulfide (manufactured by Tomoe Shokai Co., Ltd.), and the reaction between lithium hydroxide and hydrogen sulfide was carried out while supplying at a flow rate of 500 mL / min. The water generated by the progress of the reaction was condensed and recovered by a condenser, and when the reaction was carried out for 6 hours, 144 mL of water was recovered and continued for another 3 hours, but no water was generated.

次いで、温度を200 ℃に保持したまま、硫化水素を窒素に切り替え、20 分間窒素を通気し、フラスコ内の硫化水素を窒素に置換した。
得られた硫化リチウム(LiS)粉体を電位差滴定により測定したところ、硫化リチウムの含有量(純度)は99.1質量%であり、比表面積は7 m/gとなった。
Then, while maintaining the temperature at 200 ° C., hydrogen sulfide was switched to nitrogen, nitrogen was aerated for 20 minutes, and hydrogen sulfide in the flask was replaced with nitrogen.
When obtained lithium sulfide (Li 2 S) powder was determined by potentiometric titration, the content of lithium sulfide (purity) is 99.1 wt%, a specific surface area became 7 m 2 / g.

2−2.硫化物(A−1)の調製
(A)粉砕工程
上記2−1で得たLiSを、窒素雰囲気下にて、定量供給機を有するピンミル(ホソカワミクロン株式会社製 100UPZ)にて粉砕した。投入速度は80 g/min、円板の回転速度は18000 rpmとした。
同様に、P(サーモフォス製)、LiBr(本荘ケミカル社製)及びLiCl(本荘ケミカル社製)を、それぞれ、ピンミルにて粉砕した。Pの投入速度は140 g/min、LiBrの投入速度は230 g/min、LiClの投入速度は250g/minとした。円板の回転速度はいずれも18000 rpmとした。
2-2. The Li 2 S obtained in Preparation (A) pulverizing step 2-1 above sulfide (A-1), under a nitrogen atmosphere and then pulverized by a pin mill having a metering feeder (manufactured by Hosokawa Micron Corporation 100UPZ). The loading speed was 80 g / min, and the rotation speed of the disk was 18000 rpm.
Similarly, P 2 S 5 (manufactured by Samofosu), LiBr (manufactured by Honjo Chemical Corporation) and LiCl (manufactured by Honjo Chemical Corporation), respectively, were pulverized in a pin mill. P 2 S input rate is 140 g / min of 5, input rate of LiBr is 230 g / min, input rate of LiCl was 250 g / min. The rotation speed of the disks was 18000 rpm.

(B)原料混合物の調製
窒素雰囲気のグローブボックス内にて、上記(A)で粉砕した各化合物を、モル比がLiS:P:LiBr:LiCl=47.5:12.5:15.0:25.0であり、合計110 gとなるように計量したものを、ガラス容器に投入し、容器を振盪することにより粗混合した。
粗混合した原料110 gを、窒素雰囲気下で、脱水トルエン(和光純薬製)1140 mLと脱水イソブチロニトリル(キシダ化学製)7 mLとの混合溶媒中に分散させ、約10質量%のスラリーとした。スラリーを窒素雰囲気に保ったまま、ビーズミル(LMZ015、アシザワ・ファインテック社製)を用いて混合粉砕した。具体的に、粉砕媒体には直径0.5 mmのジルコニアビーズ456 gを使用し、周速12 m/s、流量500 mL/minの条件でビーズミルを稼働させ、スラリーをミル内に投入し、1 時間循環運転した。処理後のスラリーを窒素置換したシュレンク瓶に入れた後、減圧乾燥して原料混合物を調製した。
(B) Preparation of raw material mixture In a glove box with a nitrogen atmosphere, each compound crushed in (A) above has a molar ratio of Li 2 S: P 2 S 5 : LiBr: LiCl = 47.5: 12.5. 15.0: 25.0, which was weighed to a total of 110 g, was put into a glass container and roughly mixed by shaking the container.
110 g of the crudely mixed raw material was dispersed in a mixed solvent of 1140 mL of dehydrated toluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 7 mL of dehydrated isobutyronitrile (manufactured by Kishida Chemical Industries, Ltd.) under a nitrogen atmosphere, and about 10% by mass was dispersed. It was made into a slurry. While maintaining the nitrogen atmosphere, the slurry was mixed and pulverized using a bead mill (LMZ015, manufactured by Ashizawa Finetech). Specifically, 456 g of zirconia beads having a diameter of 0.5 mm were used as the pulverization medium, the bead mill was operated under the conditions of a peripheral speed of 12 m / s and a flow rate of 500 mL / min, and the slurry was charged into the mill. It was circulated for 1 hour. The treated slurry was placed in a nitrogen-substituted Schlenk bottle and then dried under reduced pressure to prepare a raw material mixture.

(C)仮焼工程
上記(B)で得た原料混合物30gを、エチルベンゼン(和光純薬社製)300 mLに分散させてスラリーとした。このスラリーを、撹拌機及び加熱用オイルバスを具備したオートクレーブ(容量1000 mL、SUS316製)に投入し、回転数200 rpmで撹拌しながら、200 ℃で2 時間加熱処理した。処理後、減圧乾燥して溶媒を留去して、仮焼物を得た。
(C) Temporary baking step 30 g of the raw material mixture obtained in the above (B) was dispersed in 300 mL of ethylbenzene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to prepare a slurry. This slurry was put into an autoclave (capacity: 1000 mL, manufactured by SUS316) equipped with a stirrer and an oil bath for heating, and heat-treated at 200 ° C. for 2 hours while stirring at a rotation speed of 200 rpm. After the treatment, it was dried under reduced pressure and the solvent was distilled off to obtain a calcined product.

(D)焼成工程
上記(C)で得た仮焼物を、窒素雰囲気下のグローブボックス内の電気炉(F−1404−A、東京硝子器械株式会社製)で加熱した。具体的には、電気炉内にAl製の匣鉢(999−60S、東京硝子器械株式会社製)を入れ、室温から380 ℃まで1 時間で昇温し380 ℃で1 時間以上保持した。その後、電気炉の扉を開け、素早く仮焼物を匣鉢に注ぎ入れたのち、扉を直ちに閉じ、1時間加熱した。その後、匣鉢を電気炉より取り出し、徐冷することによりアルジロダイト型固体電解質((A)硫化物)を得た。
(D) Baking Step The calcined product obtained in (C) above was heated in an electric furnace (F-1404-A, manufactured by Tokyo Glass Instruments Co., Ltd.) in a glove box under a nitrogen atmosphere. Specifically, put an Al 2 O 3 saggar (999-60S, manufactured by Tokyo Glass Instruments Co., Ltd.) in an electric furnace, raise the temperature from room temperature to 380 ° C in 1 hour, and hold it at 380 ° C for 1 hour or more. bottom. Then, the door of the electric furnace was opened, the calcined product was quickly poured into the sack, the door was closed immediately, and the mixture was heated for 1 hour. Then, the saggar was taken out from the electric furnace and slowly cooled to obtain an algyrodite type solid electrolyte ((A) sulfide).

(E)微粒子化工程
得られたアルジロダイト型固体電解質を、窒素雰囲気下で、脱水トルエン(和光純薬製)と脱水イソブチロニトリル(キシダ化学製)との混合溶媒中に分散させ、約8質量%のスラリーとした。スラリーを窒素雰囲気に保ったまま、ビーズミル(LMZ015、アシザワ・ファインテック社製)を用いて混合粉砕した。処理後のスラリーを窒素置換したシュレンク瓶に入れた後、減圧乾燥して微粒子化アルジロダイト型固体電解質(硫化物(A−1))を得た。
(E) Finening Step The obtained algyrodite-type solid electrolyte is dispersed in a mixed solvent of dehydrated toluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and dehydrated isobutyronitrile (manufactured by Kishida Chemical Industries) under a nitrogen atmosphere, and is about 8 It was made into a mass% slurry. While maintaining the nitrogen atmosphere, the slurry was mixed and pulverized using a bead mill (LMZ015, manufactured by Ashizawa Finetech). The treated slurry was placed in a nitrogen-substituted Schlenk bottle and then dried under reduced pressure to obtain a micronized algyrodite-type solid electrolyte (sulfide (A-1)).

X線回折(XRD)測定の結果、XRDパターンには、2θ=25.5±1.0deg及び29.9±1.0deg等にアルジロダイト型結晶構造に由来するピークが観測された。
d50は1.7 μmであった。また、イオン伝導度は4.9 mS/cmであった。
As a result of X-ray diffraction (XRD) measurement, peaks derived from the algyrodite type crystal structure were observed in the XRD pattern at 2θ = 25.5 ± 1.0 deg and 29.9 ± 1.0 deg.
d50 was 1.7 μm. The ionic conductivity was 4.9 mS / cm.

2−3.硫化物(A−2)の調製
(E)微粒子化工程にて、粉砕条件を変更した以外は製造例1と同様にして微粒子化アルジロダイト型固体電解質(硫化物(A−2))を得た。
X線回折(XRD)測定の結果、XRDパターンには、2θ=25.5±1.0deg及び29.9±1.0deg等にアルジロダイト型結晶構造に由来するピークが観測された。
d50は0.6 μmであった。また、イオン伝導度は4.6 mS/cmであった。
2-3. Preparation of Sulfide (A-2) In the (E) micronization step, a micronized algyrodite-type solid electrolyte (sulfide (A-2)) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the pulverization conditions were changed. ..
As a result of X-ray diffraction (XRD) measurement, peaks derived from the algyrodite type crystal structure were observed in the XRD pattern at 2θ = 25.5 ± 1.0 deg and 29.9 ± 1.0 deg.
d50 was 0.6 μm. The ionic conductivity was 4.6 mS / cm.

(実施例1〜3)
窒素雰囲気下にて、2−2で得たアルジロダイト型固体電解質(硫化物(A−1))と、P(サーモフォス製)とを表1の条件で50 mLのシュレンク瓶に秤量した。窒素雰囲気を保ったまま、トルエン(富士フィルム和光純薬社製、水分量10ppm以下)20 mLを投入して混合物を得た。なお、表1中、Pの添加量は硫化物A−1又は硫化物A−2を100質量部とした際の添加量である。
(Examples 1 to 3)
Under a nitrogen atmosphere, Arujirodaito solid electrolyte obtained in 2-2 (sulfide (A-1)) and were weighed and P 2 S 5 (manufactured by Samofosu) in a Schlenk bottle 50 mL of under the conditions of Table 1 .. While maintaining the nitrogen atmosphere, 20 mL of toluene (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., water content of 10 ppm or less) was added to obtain a mixture. In Table 1, the amount of P 2 S 5 added is the amount added when sulfide A-1 or sulfide A-2 is 100 parts by mass.

さらに、窒素雰囲気を保ったまま、スターラーチップを投入して室温(25℃)で72時間撹拌した。その後、室温で1時間真空乾燥して溶媒を除去することにより乾燥粉を得た。得られた乾燥粉を80℃で1時間真空乾燥して、固体電解質−1〜3を得た。
得られた固体電解質のイオン伝導度、硫化水素発生量、平均粒径d50および硫化水素発生量の評価結果を表1に示す。また、固体電解質はいずれもアルジロダイト構造を有していることが粉末X線回折測定装置の結果から確認できた。
なお、固体電解質中に残留したトルエンはいずれも0.1重量%未満であった。
Further, while maintaining the nitrogen atmosphere, the stirrer tip was added and stirred at room temperature (25 ° C.) for 72 hours. Then, it was vacuum dried at room temperature for 1 hour to remove the solvent to obtain a dry powder. The obtained dry powder was vacuum dried at 80 ° C. for 1 hour to obtain solid electrolytes -1 to 3.
Table 1 shows the evaluation results of the ionic conductivity, the amount of hydrogen sulfide generated, the average particle size d50, and the amount of hydrogen sulfide generated of the obtained solid electrolyte. In addition, it was confirmed from the results of the powder X-ray diffraction measuring device that all the solid electrolytes had an algyrodite structure.
The amount of toluene remaining in the solid electrolyte was less than 0.1% by weight.

(比較例1)
比較例1として、硫化物(A−1)の結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, the results of sulfide (A-1) are shown in Table 1.

(実施例4及び5)
実施例1の硫化物(A−1)に換え硫化物(A−2)を使用し、五硫化二リンの使用量及び混合時間を表1記載のようにした以外は同様にして固体電解質−4及び5を得た。結果を表1に示す。
得られた固体電解質−4及び5のICP分析及び粒径の測定結果は、硫化物(A−2)と有意な差はみられなかった。
また、固体電解質はいずれもアルジロダイト構造を有していることが粉末X線回折測定装置の結果から確認できた。
(比較例2)
比較例2として、硫化物(A−2)の結果を表1に示す。
(Examples 4 and 5)
A sulfide (A-2) was used instead of the sulfide (A-1) of Example 1, and the amount of diphosphorus pentasulfide used and the mixing time were set as shown in Table 1 in the same manner as the solid electrolyte-. 4 and 5 were obtained. The results are shown in Table 1.
The ICP analysis and particle size measurement results of the obtained solid electrolytes -4 and 5 did not show a significant difference from the sulfide (A-2).
In addition, it was confirmed from the results of the powder X-ray diffraction measuring device that all the solid electrolytes had an algyrodite structure.
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, the results of sulfide (A-2) are shown in Table 1.

(実施例6及び7)
窒素雰囲気下にて、前記硫化物(A−2)と、P(サーモフォス製)とを表1の条件で50 mLの高圧用反応分解容器に秤量した。窒素雰囲気を保ったまま、トルエン(富士フィルム和光純薬社製、水分量10ppm以下)20 mLを投入して混合物を得た。さらに、窒素雰囲気を保ったまま、スターラーチップを投入して密閉し、80 ℃で8 時間撹拌した。その後、室温で1時間真空乾燥して溶媒を除去することにより乾燥粉を得た。得られた乾燥粉を80 ℃で1時間真空乾燥して、固体電解質−6及び7を得た。
得られた固体電解質のイオン伝導度、硫化水素発生量、平均粒径d50および硫化水素発生量の評価結果を表1に示す。
(Examples 6 and 7)
Under a nitrogen atmosphere, the sulfide and (A-2), were weighed and P 2 S 5 (manufactured by Samofosu) to high pressure decomposition reaction vessel 50 mL of under the conditions of Table 1. While maintaining the nitrogen atmosphere, 20 mL of toluene (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., water content of 10 ppm or less) was added to obtain a mixture. Further, while maintaining the nitrogen atmosphere, the stirrer tip was put in and sealed, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 8 hours. Then, it was vacuum dried at room temperature for 1 hour to remove the solvent to obtain a dry powder. The obtained dried powder was vacuum dried at 80 ° C. for 1 hour to obtain solid electrolytes -6 and 7.
Table 1 shows the evaluation results of the ionic conductivity, the amount of hydrogen sulfide generated, the average particle size d50, and the amount of hydrogen sulfide generated of the obtained solid electrolyte.

固体電解質中に残留したトルエンはいずれも0.1重量%未満であった。
得られた固体電解質−6及び7のICP分析及び粒径の測定結果は、硫化物(A−2)と有意な差はみられなかった。
また、固体電解質はいずれもアルジロダイト構造を有していることが粉末X線回折測定装置の結果から確認できた。
The amount of toluene remaining in the solid electrolyte was less than 0.1% by weight.
The ICP analysis and particle size measurement results of the obtained solid electrolytes -6 and 7 did not show a significant difference from the sulfide (A-2).
In addition, it was confirmed from the results of the powder X-ray diffraction measuring device that all the solid electrolytes had an algyrodite structure.

(比較例3)
前記硫化物(A−1)を0.9445 gと、P(サーモフォス製)を0.0505 gと、直径2mmのジルコニア製ボール26.5 gと、をジルコニア製ポット(45mL)に入れ、完全密閉し、ポット内をアルゴン雰囲気とした。加熱冷却することなく、「粉砕機」として遊星型ボールミル(フリッチュ社製:型番P−7)で回転数を100rpmとし、2時間処理(メカニカルミリング)し、粉末を得た。
(Comparative Example 3)
And 0.9445 g of the sulfide (A-1), P 2 S 5 (manufactured by Samofosu) and 0.0505 g, and zirconia balls 26.5 g having a diameter of 2 mm, the zirconia pot (45 mL) and It was put in and completely sealed, and the inside of the pot was made into an argon atmosphere. Without heating and cooling, a planetary ball mill (manufactured by Fritsch Co., Ltd .: model number P-7) was used as a "crusher" at a rotation speed of 100 rpm and treated for 2 hours (mechanical milling) to obtain a powder.

得られた粉末をガラス容器に充填し、これを200℃で2時間加熱して、固体電解質−C1を得た。
得られた固体電解質−C1のイオン伝導度、硫化水素発生量、平均粒径d50および硫化水素発生量の評価結果を表1に示す。また、固体電解質−C1はアルジロダイト構造を有していることが粉末X線回折測定装置の結果から確認できた。
The obtained powder was filled in a glass container and heated at 200 ° C. for 2 hours to obtain a solid electrolyte-C1.
Table 1 shows the evaluation results of the ionic conductivity, hydrogen sulfide generation amount, average particle size d50 and hydrogen sulfide generation amount of the obtained solid electrolyte-C1. Further, it was confirmed from the result of the powder X-ray diffraction measuring device that the solid electrolyte-C1 has an algyrodite structure.

Figure 2021163758
Figure 2021163758

表1中のP添加量(質量部)は、(A)硫化物100.0質量部に対する(B)硫化リンの添加量(質量部)を表す。
表1中の注1)は、比較例3で記載した「得られた粉末をガラスバイアルの容器に充填し、これを管状電気炉にて200℃で2時間加熱した」ことを意味する。
The amount of P 2 S 5 added (parts by mass) in Table 1 represents the amount of (B) phosphorus sulfide added (parts by mass) with respect to (A) 100.0 parts by mass of sulfide.
Note 1) in Table 1 means that "the obtained powder was filled in a glass vial container and heated in a tubular electric furnace at 200 ° C. for 2 hours" described in Comparative Example 3.

本発明の製造方法により簡便に均質な固体電解質が得られた。また、本発明の製造方法により得られた固体電解質は、前記の混合する工程を行っていない硫化物(比較例1及び2に該当)と比較してHSの発生が大幅に低減でき、イオン伝導度の低下の抑制に関しても改善できることが分かった。
比較例3では、前記の特許文献2の製造方法に該当する粉砕機(遊星型ボールミル)を用いる製造方法により固体電解質−C1を得た。しかし固体電解質−C1は、HS発生量こそ本製造方法により製造した固体電解質と同程度に抑えられるものの、イオン伝導度は大きく低下し、また造粒により粒径が大きくなってしまった。このことから「粉砕機」を用いずに混合する工程を行うことが必要であることが確認された。また、「混合する工程」で「粉砕機」を用いる場合、全固体電池用の固体電解質層に使用するには、粒径を小さくする必要があるため、更に別途の粉砕工程が必要になってしまうことが分かった。
A homogeneous solid electrolyte was easily obtained by the production method of the present invention. Further, a solid electrolyte obtained by the production method of the present invention, generation of H 2 S compared to mixing is not performed steps sulfide of the (corresponding to Comparative Examples 1 and 2) can be greatly reduced, It was found that the suppression of the decrease in ionic conductivity can also be improved.
In Comparative Example 3, a solid electrolyte-C1 was obtained by a production method using a crusher (planetary ball mill) corresponding to the production method of Patent Document 2 described above. But the solid electrolyte -C1, although suppressed to the same extent as the solid electrolyte produced by what the production method H 2 S emissions, ionic conductivity is significantly reduced, also the particle size by granulation has become larger. From this, it was confirmed that it is necessary to carry out the mixing step without using a "crusher". Further, when a "crusher" is used in the "mixing process", it is necessary to reduce the particle size in order to use it for the solid electrolyte layer for an all-solid-state battery, so that a separate crushing process is required. It turned out that it would end up.

これに対し、本製造法方法により製造した固体電解質はその表面が非晶化することがなかったため、次工程として加熱による結晶化の工程が不要であった。これにより、加熱による造粒が生じないため、さらなる粉砕化工程も不要であった。 On the other hand, since the surface of the solid electrolyte produced by this production method did not become amorphous, the step of crystallization by heating was unnecessary as the next step. As a result, granulation by heating does not occur, so that no further pulverization step is required.

本実施形態の固体電解質の製造方法によれば、耐水性が改善しHSの発生を抑え、イオン伝導度の低下を抑制する立方晶系アルジロダイト型結晶構造を有する固体電解質を均質にかつ簡便に製造することができる。
本実施形態の製造方法により得られる結晶性固体電解質は、電池に、とりわけ、パソコン、ビデオカメラ、及び携帯電話等の情報関連機器や通信機器等に用いられる電池に好適に用いられる。
According to the manufacturing method of the solid electrolyte of the present embodiment, improved water resistance and suppressing the generation of H 2 S, homogeneously and conveniently a solid electrolyte having a cubic Arujirodaito type crystal structure to suppress the decrease in ionic conductivity Can be manufactured in.
The crystalline solid electrolyte obtained by the production method of the present embodiment is suitably used for a battery, particularly a battery used for an information-related device such as a personal computer, a video camera, a mobile phone, a communication device, or the like.

1.曝露試験で用いる試験装置(曝露試験装置)
10.窒素を加湿するフラスコ
11.冷却槽
20.スタティックミキサー
30.露点計
40.測定試料を設置する二重反応管
41.粉末試料
42.石英ウール
43.三方コック
50.二重反応管40から排出される窒素の水分を測定する露点計
60.硫化水素計測器
70.アルカリトラップ
V.ニードルバルブ
1. 1. Test equipment used in exposure test (exposure test equipment)
10. Flask for humidifying nitrogen 11. Cooling tank 20. Static mixer 30. Dew point meter 40. Double reaction tube on which the measurement sample is placed 41. Powder sample 42. Quartz wool 43. Three-way cock 50. Dew point meter 60. Measures the water content of nitrogen discharged from the double reaction tube 40. Hydrogen sulfide measuring instrument 70. Alkaline trap V. Needle valve

Claims (13)

非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒存在下において、
(A)リチウム原子、リン原子及び硫黄原子を含有し、アルジロダイト型結晶構造を有する硫化物及び(B)硫化リンを、粉砕機を用いずに混合する工程と、
前記溶媒を除去する乾燥工程と、
を有する、固体電解質の製造方法。
In the presence of at least one solvent selected from non-polar and aprotic solvents
A step of mixing (A) a sulfide containing a lithium atom, a phosphorus atom and a sulfur atom and having an algyrodite type crystal structure, and (B) phosphorus sulfide without using a crusher.
A drying step of removing the solvent and
A method for producing a solid electrolyte.
前記混合工程を非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒中で行う、請求項1に記載の固体電解質の製造方法。 The method for producing a solid electrolyte according to claim 1, wherein the mixing step is carried out in at least one solvent selected from a non-polar solvent and an aprotic solvent. 前記(B)硫化リンが五硫化二リンである、請求項1又は2に記載の固体電解質の製造方法。 The method for producing a solid electrolyte according to claim 1 or 2, wherein the phosphorus sulfide (B) is diphosphorus pentasulfide. 前記混合工程において加熱を行う、請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体電解質の製造方法。 The method for producing a solid electrolyte according to any one of claims 1 to 3, wherein heating is performed in the mixing step. 前記混合工程における加熱を100℃未満で行う、請求項4に記載の固体電解質の製造方法。 The method for producing a solid electrolyte according to claim 4, wherein the heating in the mixing step is performed at a temperature of less than 100 ° C. 前記混合工程における(A)硫化物100.0質量部に対する(B)硫化リンの添加量が0.5質量部以上、30.0質量部以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体電解質の製造方法。 Any one of claims 1 to 5, wherein the amount of phosphorus sulfide added to 100.0 parts by mass of (A) sulfide in the mixing step is 0.5 parts by mass or more and 30.0 parts by mass or less. The method for producing a solid electrolyte according to. 前記非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒が飽和炭化水素、不飽和炭化水素及び芳香族炭化水素からなる群より選ばれる一つ以上である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の固体電解質の製造方法。 Any of claims 1 to 6, wherein at least one solvent selected from the non-polar solvent and the aprotonic solvent is one or more selected from the group consisting of saturated hydrocarbons, unsaturated hydrocarbons and aromatic hydrocarbons. The method for producing a solid electrolyte according to item 1. 前記非極性溶媒及び非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒がトルエン、キシレン又はヘプタンである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の固体電解質の製造方法。 The method for producing a solid electrolyte according to any one of claims 1 to 7, wherein at least one solvent selected from the non-polar solvent and the aprotic solvent is toluene, xylene or heptane. 前記(A)硫化物がさらにハロゲン原子を含有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体電解質の製造方法。 The method for producing a solid electrolyte according to any one of claims 1 to 8, wherein the sulfide (A) further contains a halogen atom. 前記ハロゲン原子が塩素原子又は臭素原子からなる群より選ばれる一つ以上である、請求項9に記載の固体電解質の製造方法。 The method for producing a solid electrolyte according to claim 9, wherein the halogen atom is one or more selected from the group consisting of a chlorine atom or a bromine atom. (A)硫化物及び(B)硫化リンを粉砕せず使用する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体電解質の製造方法。 The method for producing a solid electrolyte according to any one of claims 1 to 10, wherein (A) sulfide and (B) phosphorus sulfide are used without being crushed. 前記乾燥工程の後に200℃以上への加熱を行わない、請求項1〜11のいずれか1項に記載の固体電解質の製造方法。 The method for producing a solid electrolyte according to any one of claims 1 to 11, wherein heating to 200 ° C. or higher is not performed after the drying step. 媒体式粉砕機を使用しない請求項1〜12のいずれか1項に記載の固体電解質の製造方法。 The method for producing a solid electrolyte according to any one of claims 1 to 12, which does not use a medium-type crusher.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023140178A1 (en) * 2022-01-18 2023-07-27 出光興産株式会社 Method for producing sulfide solid electrolyte

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