JP7281195B2 - 全固体ナトリウム電池用の固体電解質及び全固体ナトリウム電池 - Google Patents
全固体ナトリウム電池用の固体電解質及び全固体ナトリウム電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7281195B2 JP7281195B2 JP2019552777A JP2019552777A JP7281195B2 JP 7281195 B2 JP7281195 B2 JP 7281195B2 JP 2019552777 A JP2019552777 A JP 2019552777A JP 2019552777 A JP2019552777 A JP 2019552777A JP 7281195 B2 JP7281195 B2 JP 7281195B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid
- solid electrolyte
- pellets
- glass
- sodium battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/16—Halogen containing crystalline phase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
- C03C3/321—Chalcogenide glasses, e.g. containing S, Se, Te
- C03C3/323—Chalcogenide glasses, e.g. containing S, Se, Te containing halogen, e.g. chalcohalide glasses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/18—Compositions for glass with special properties for ion-sensitive glass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
- H01B1/10—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances sulfides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
- H01M2300/008—Halides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
- H01M4/5815—Sulfides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
また、安全性の確保の観点から、電解質に液体を使用せず、固体の電解質(固体電解質)を使用した全固体ナトリウム電池が盛んに研究されている。
ところで固体電解質には、全固体ナトリウム電池の放電容量等の物性を向上させる観点から、より高いイオン伝導度が求められている。特に全固体ナトリウム二次電池は、充放電容量、サイクル数等の物性を向上させる観点から、より高いイオン伝導度が固体電解質に求められている。この観点から、A. Banerjee et al., Angew. Chem. Int. Ed., 55 (2016) 9634.(非特許文献1)及びH. Wang et al., Angew. Chem. Int. Ed., 55 (2016) 9551.(非特許文献2)では、Na3SbS4が高いイオン伝導度を示し、加えて、高い大気安定性を示すことが報告されている。
Na3-xSbS4-xAx
(式中、Aは、F、Cl、Br、I、NO3、BH4、BF4、PF6、ClO4、BH4、CF3SO3、(CF3SO2)2N、(C2F5SO2)2N、(FSO2)2N及び[B(C2O4)2]から選択され、xは0<x<3である)
で表される全固体ナトリウム電池用の固体電解質が提供される。
また、本発明によれば、正極及び負極と、正極と負極間に位置する固体電解質層とを備え、
前記固体電解質層が、上記固体電解質を含む層である全固体ナトリウム電池が提供される。
また、以下の構成のいずれかを有する場合、より高いイオン伝導度を示す固体電解質を提供できる。
(1)Aが、F、Cl、Br及びIから選択される。
(2)xは、Na3SbS4よりも大きいイオン伝導度を示す固体電解質を提供し得る範囲を示す。
(3)AがClであり、x0.01~0.12である。
(4)AがBrであり、x0.01~0.12である。
固体電解質は、下記式:
Na3-xSbS4-xAx
で表される。式中、Aは、F、Cl、Br、I、NO3、BH4、BF4、PF6、ClO4、BH4、CF3SO3、(CF3SO2)2N、(C2F5SO2)2N、(FSO2)2N及び[B(C2O4)2]から選択される。Aは、一種類からなっていてもよく、複数種の組み合わせからなっていてもよい。Aは、ハロゲン原子、即ち、F、Cl、Br及びIから選択されることが好ましい。
xは0<x<3である。xは、0.001、0.002、0.004、0.006、0.008、0.01、0.012、0.015、0.02、0.05、0.1、0.12、0.25、0.5、1.5、2.5、2.9等の種々の値をとり得る。また、xはAの価数に応じてその範囲が変化する。xは、Na3SbS4よりも大きいイオン伝導度(導電率)を示す固体電解質を提供し得る範囲を示すことが好ましい。xは、AがClの場合、0.01~0.12であることが好ましく、AがBrの場合、0.01~0.12であることが好ましい。
ガラスセラミックス状の固体電解質は、非晶質状態のガラス成分中に、結晶質部が分散した状態であってもよい。結晶質部の割合は、ガラスセラミックス全体に対して、50質量%以上であってもよく、80質量%以上であってもよい。なお、結晶質部の割合は固体NMRにより測定可能である。
結晶質部は、立方晶及び/又は正方晶からなっていてもよい。
更に、ガラスセラミックス状の固体電解質は、対応するガラス状の固体電解質に存在していたガラス転移点が存在しないものであってもよい。
上記固体電解質は、一種類からなっていてもよく、複数種の混合物からなっていてもよい。
混合可能な方法としては、より均一に各成分を混合する観点から、メカニカルミリング処理が好ましい。
メカニカルミリング処理は、均一に各成分を混合できさえすれば、処理装置及び処理条件には特に限定されない。
処理装置としては、通常ボールミルが使用できる。ボールミルは、大きな機械的エネルギーが得られるため好ましい。ボールミルの中でも、遊星型ボールミルは、ポットが自転回転すると共に、台盤が自転の向きと逆方向に公転回転するため、高い衝撃エネルギーを効率よく発生できるので、好ましい。
上記メカニカルミリング処理により、ガラス状の固体電解質が得られる。ガラスセラミックス状の固体電解質は、ガラス状の固体電解質をガラス転移点以上の温度(例えば、100~400℃)で加熱することにより得ることができる。
全固体ナトリウム電池は、一次電池でも、二次電池でもよい。二次電池の場合、充放電容量及び/又はサイクル数を向上できる。
全固体ナトリウム電池は、正極及び負極と、正極と負極間に位置する固体電解質層とを備えている。
固体電解質層は、上記固体電解質を含む層である。
固体電解質層には、上記固体電解質以外に、全固体ナトリウム電池に使用されている他の成分を含んでいてもよい。例えば、P、Si、Ge、B、Al、Ga、Sn、As、Ti、Fe、Zn及びBi等の金属酸化物、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン等の結着材が挙げられる。
固体電解質は、例えば、所定の厚さになるようにプレスすることにより固体電解質層とすることができる。固体電解質層の厚さは、例えば、0.1~1mmとすることができる。
正極活物質としては、例えば、Na4Ti5O12、NaCoO2、NaMnO2、NaVO2、NaCrO2、NaNiO2、Na2NiMn3O8、NaNi1/3Co1/3Mn1/3O2、NaFeO2、NaMn2O4等のNa含有酸化物、Na2S、FeS、TiS2等の金属硫化物、S、Na3V2(PO4)3等が挙げられる。正極活物質はNaNbO3、Al2O3、NiS等の材料で被覆されていてもよい。
結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン等が挙げられる。
導電材としては、天然黒鉛、人工黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、デンカブラック、カーボンブラック、気相成長カーボンファィバ(VGCF)等が挙げられる。
電解質としては、固体電解質層に使用される電解質が挙げられる。本発明の固体電解質を使用することも可能である。
正極は、例えば、正極活物質及び、任意に結着材、導電材、電解質等を混合し、得られた混合物をプレスすることで、ペレット状として得ることができる。
負極活物質としては、Na、In、Sn、Sb等の金属、Na合金、グラファイト、ハードカーボン、Na4/3Ti5/3O4、Na3V2(PO4)3、SnO等の種々の遷移金属酸化物等が挙げられる。
結着材、導電材及び電解質は、上記正極の欄で挙げた物をいずれも使用できる。
負極は、例えば、負極活物質及び、任意に結着材、導電材、電解質等を混合し、得られた混合物をプレスすることで、ペレット状として得ることができる。また、負極活物質として金属又はその合金からなる金属シート(箔)を使用する場合、をそのまま使用可能である。
正極及び/又は負極は、SUS(ステンレススチール)、アルミニウム又は銅等の集電体上に形成されていてもよい。
全固体ナトリウム電池は、例えば、正極と、固体電解質層と、負極とを積層し、プレスすることにより得ることができる。
金属層は、負極及び/又は正極の一部を覆っていてもよいが、よりサイクル寿命を延ばす観点から、全面を覆っていることが好ましい。
金属層は、気相法により形成できる。気相法により形成することで、固体電解質層の表面に密着性よく、かつ緻密に形成できる。その結果、充放電時のNaの溶解及び析出により生じるデンドライトの発生を抑制できるため、サイクル寿命を延ばすことが可能となる。また、金属層表面の凹凸が、固体電解質層表面の凹凸より小さくなるように、金属層が形成されていることが好ましい。このように形成することで、固体電解質層と負極及び/又は正極との密着性を向上でき、その結果、長サイクル寿命の全固体ナトリウム二次電池を提供できる。
気相法としては、蒸着法、CVD法、スパッタ法等が挙げられる。この内、蒸着法が簡便である。
金属層の厚さは、Naの溶解及び析出の可逆性を改善できさえすれば特に限定されない。例えば、0.01~10μmの厚さとすることができる。より好ましい厚さは、0.03~0.1μmである。
実施例1
Na2S、Sb2S3、S及びNaClを2.875:1:2:0.125のモル比となるように計量し、遊星型ボールミルに投入した。投入後、メカニカルミリング処理することで、ガラス状のNa3-xSbS4-xClx(x=0.0625)を得た。
遊星型ボールミルは、Fritsch社製Pulverisette P-7を使用し、ポット及びボールはZrO2製であり、45mlのポット内に直径4mmのボールが2500個入っているミルを使用した。メカニカルミリング処理は、投入量2g、210rpmの回転速度、室温、乾燥アルゴングローブボックス内で50時間行った。
ガラス状のNa3-xSbS4-xClx(x=0.0625)を室温(25℃)から170℃又は290℃で1時間加熱することで、ガラスセラミック状のNa3-xSbS4-xClx(x=0.0625)を得た。
得られたガラス状及びガラスセラミックス状のNa3-xSbS4-xClx(x=0.0625)80mgを室温(約25℃)で0.1時間プレス(圧力360MPa)することで直径10mm、厚さ約1mmのガラス状及びガラスセラミックス状のペレットを得た。
170℃の加熱により得られたガラスセラミックス状のNa3-xSbS4-xClx(x=0.0625)のペレット製造時の温度を室温から170℃に変更すること以外は、実施例1と同様にしてガラスセラミックス状のペレットを得た。
比較例1
Na2S、Sb2S3及びSを3:1:2のモル比となるように計量し、遊星型ボールミルに投入すること以外は実施例1と同様にしてガラス状及びガラスセラミック状のNa3SbS4(x=0)を得た。また、実施例1と同様にしてガラス状及びガラスセラミックス状のペレットを得た。
(1)実施例1及び比較例1のガラス状のペレットのXRD測定
得られた2種類のガラス状のペレットのXRDパターンを図1に示す。図1には、立方晶(cubic)のNa3SbS4のXRDパターンも示す。図1から、実施例1及び比較例1では、立方晶Na3-xSbS4-xClxが析出していることが分かる。
(2)実施例1及び比較例1のガラス状のペレットのDTA曲線の測定
得られた2種類のガラス状のペレットのDTA曲線を図2に示す。図2中、矢印は、ガラス状からガラスセラミックス状への加熱温度を意味する。この加熱温度は、比較例1のガラス状のペレットのピークに基づいて設定した。
(3)実施例1及び比較例1のガラス状及びガラスセラミックス状のペレットのXRD測定
得られた4種類のガラス状及びガラスセラミック状のペレットのXRDパターンを図3に示す。図3には、立方晶のNaSbS2のXRDパターンも示す。図3から、実施例1及び比較例1において、170℃の加熱温度では、より高い結晶性の立方晶Na3-xSbS4-xClxが析出していることが分かる。290℃の加熱温度では、より高い結晶性の立方晶Na3-xSbS4-xClxが析出していると共に、一部正方晶Na3-xSbS4-xClx(図3中、ひし形のピーク)が析出していることが分かる。
(4)実施例1、2及び比較例1のペレットの導電率及び活性化エネルギー
上記ペレットの導電率及び活性化エネルギーを表1に示す。表1中、Gはガラス状態、GCはガラスセラミック状態を意味する(以下、同じ)。
(5)実施例1のペレットの加熱冷却工程での導電率及びインピーダンスプロット
実施例1の170℃で加熱して得られたガラスセラミックスのペレットの加熱冷却工程での導電率及びインピーダンスプロットを図4及び5に示す。図4から、冷却時の方が向上した導電率を示すことが分かる。図5から全固体ナトリウム二次電池に使用し得る固体電解質であることが分かる。
(6)実施例1、2及び比較例1のペレットの嵩密度、見かけ密度及び相対密度
実施例1、2及び比較例1のペレットの嵩密度、見かけ密度及び相対密度を算出した。嵩密度は、ペレットの重量と体積から算出した。見かけ密度は、乾式密度計(島津製作所社製AccuPycII1340)を用いて算出した。相対密度は、嵩密度÷見かけ密度により算出した。算出結果を表2に示す。
(7)実施例1及び2のSEM写真
実施例1のガラス状のペレット、170℃で加熱したガラスセラミックス状のペレットの、290℃で加熱したガラスセラミックス状のペレットの、それぞれのSEM写真を図6~8に示す。実施例2のペレットのSEM写真を図9に示す。図6~9において、(a)は1000倍の、(b)は5000倍の倍率のSEM写真である。これら写真から、上記表2と同様の傾向があることが分かる。
(8)実施例1のプレス前の170℃で加熱したガラスセラミックス状のNa3-xSbS4-xClx(x=0.0625)の大気安定性評価
図10に示す、室温(約25℃)、湿度70%に維持された内容量2000cm3のデシケータ1中に上記Na3-xSbS4-xClx(x=0.0625)2を約0.05g置いた。デシケータ1内には、H2Sセンサ(イチネンジコー社製GBL-HS)3を予め置いた。経時毎のH2S量を測定し、結果を図11に示した。Na3-xSbS4-xClx(x=0.0625)は、高湿度の大気下に長時間放置しても、分解せず、H2Sをほとんど生じないことが分かる。
実施例1において、170℃で加熱して得たNa3-xSbS4-xClx(x=0.0625)ガラスセラミックス状固体電解質を使用した。
負極活物質にNa15Sn4合金、上記ガラスセラミックス状固体電解質、正極活物質にTiS2を用いて、全固体ナトリウム二次電池を作製した。
得られた全固体ナトリウム二次電池に、室温下、電流密度0.013mAcm-2、カットオフ電圧1.17-2.40Vで充放電した場合における充放電曲線を図12に示す。作製した電池は5回の充放電の間、TiS2の重量あたり約100mAhg-1の容量を保持した。Na3-xSbS4-xClx(x=0.0625)ガラスセラミックス状固体電解質は全固体ナトリウム二次電池の固体電解質として使用できることが分かる。
Na2S、Sb2S3、S及びNaClを2.75:1:2:0.25のモル比となるように計量し、加熱温度を290℃とすること以外は、実施例1と同様にしてガラスセラミックス状のペレット:Na3-xSbS4-xClx(x=0.125)を得た。
実施例4
Na2S、Sb2S3、S及びNaBrを2.875:1:2:0.125のモル比となるように計量すること以外は、実施例2と同様にしてガラスセラミックス状のペレット:Na3-xSbS4-xBrx(x=0.0625)を得た。
(1)実施例3のガラスセラミックス状のペレットのXRD測定
実施例3のガラスセラミックス状のペレットのXRDパターンを図13に示す。図13から、主に立方晶Na3-xSbS4-xClxが析出していることが分かる(図中、●のプロット)。
(2)実施例3及び4のペレットの導電率
上記ペレットの導電率を表3に示す。
(3)実施例4のペレットの導電率プロット
実施例4のガラスセラミックス状のペレットの導電率プロットを図14に示す。図14から、室温で高い導電率を示すことが分かる。
Claims (6)
- 下記式:
Na3-xSbS4-xAx
(式中、Aは、F、Cl、Br及びIから選択され、xは0<x<3である)
で表される全固体ナトリウム電池用の固体電解質。 - 前記xは、Na3SbS4よりも大きいイオン伝導度を示す固体電解質を提供し得る範囲を示す請求項1に記載の全固体ナトリウム電池用の固体電解質。
- 前記AがClであり、前記xが0.01~0.12である請求項1に記載の全固体ナトリウム電池用の固体電解質。
- 前記AがBrであり、前記xが0.01~0.12である請求項1に記載の全固体ナトリウム電池用の固体電解質。
- 正極及び負極と、正極と負極間に位置する固体電解質層とを備え、
前記固体電解質層が、請求項1に記載の固体電解質を含む層である全固体ナトリウム電池。 - 前記正極が金属硫化物を正極活物質として、前記負極がNa合金を負極活物質として、それぞれ含む請求項5に記載の全固体ナトリウム電池。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017217782 | 2017-11-10 | ||
JP2017217782 | 2017-11-10 | ||
PCT/JP2018/041013 WO2019093273A1 (ja) | 2017-11-10 | 2018-11-05 | 全固体ナトリウム電池用の固体電解質及び全固体ナトリウム電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2019093273A1 JPWO2019093273A1 (ja) | 2020-11-19 |
JP7281195B2 true JP7281195B2 (ja) | 2023-05-25 |
Family
ID=66437731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019552777A Active JP7281195B2 (ja) | 2017-11-10 | 2018-11-05 | 全固体ナトリウム電池用の固体電解質及び全固体ナトリウム電池 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11342580B2 (ja) |
JP (1) | JP7281195B2 (ja) |
WO (1) | WO2019093273A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019526893A (ja) * | 2016-09-13 | 2019-09-19 | ナショナル ユニバーシティー オブ シンガポールNational University of Singapore | 固体電解質 |
JP7270991B2 (ja) * | 2018-07-24 | 2023-05-11 | 公立大学法人大阪 | 全固体ナトリウム電池用の固体電解質とその製造方法及び全固体ナトリウム電池 |
WO2021070944A1 (ja) * | 2019-10-10 | 2021-04-15 | 公立大学法人大阪 | アルカリ金属電池用の電極活物質、それを含む電極及びアルカリ金属電池 |
CN115336046A (zh) * | 2020-03-31 | 2022-11-11 | 住友化学株式会社 | 钠二次电池用电极活性物质、钠二次电池用电极合剂、钠二次电池用电极、钠二次电池及全固体钠二次电池 |
WO2023095890A1 (ja) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | 公立大学法人大阪 | 金属及び/又は半金属含有硫化物の製造方法、ナトリウム含有硫化物 |
CN114400309B (zh) * | 2022-01-13 | 2023-08-04 | 蜂巢能源科技股份有限公司 | 一种钠离子正极材料及其制备方法和应用 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106785010A (zh) | 2016-12-13 | 2017-05-31 | 燕山大学 | 一种与Na3SbS4交联的聚合物钠快离子导体及其制备方法 |
CN107482249A (zh) | 2017-08-08 | 2017-12-15 | 卢荣红 | 一种固态钠离子电池电解质的制备方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101842556B1 (ko) * | 2016-03-30 | 2018-05-14 | 울산과학기술원 | 고체 전해질, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 전고체 전지 |
KR101922633B1 (ko) | 2016-09-26 | 2018-11-27 | 울산과학기술원 | 전극 활물질-고체 전해질 복합체, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 전고체 전지 |
KR20180072113A (ko) | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 울산과학기술원 | 전극 활물질-고체 전해질 복합체, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 전고체 전지 |
KR20180072116A (ko) | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 울산과학기술원 | 고체 전해질, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 전고체 전지 |
KR101867555B1 (ko) | 2017-01-04 | 2018-06-14 | 울산과학기술원 | 전극 활물질-고체 전해질 복합체, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 전고체 전지 |
KR101878342B1 (ko) | 2017-01-04 | 2018-08-07 | 울산과학기술원 | 고체 전해질, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 전고체 전지 |
-
2018
- 2018-11-05 WO PCT/JP2018/041013 patent/WO2019093273A1/ja active Application Filing
- 2018-11-05 US US16/762,752 patent/US11342580B2/en active Active
- 2018-11-05 JP JP2019552777A patent/JP7281195B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106785010A (zh) | 2016-12-13 | 2017-05-31 | 燕山大学 | 一种与Na3SbS4交联的聚合物钠快离子导体及其制备方法 |
CN107482249A (zh) | 2017-08-08 | 2017-12-15 | 卢荣红 | 一种固态钠离子电池电解质的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019093273A1 (ja) | 2019-05-16 |
JPWO2019093273A1 (ja) | 2020-11-19 |
US20200335815A1 (en) | 2020-10-22 |
US11342580B2 (en) | 2022-05-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7281195B2 (ja) | 全固体ナトリウム電池用の固体電解質及び全固体ナトリウム電池 | |
KR101986236B1 (ko) | 전고체 이차전지 | |
JP5682318B2 (ja) | 全固体電池 | |
JP6585007B2 (ja) | 正極、ナトリウムイオン電気化学電池、可逆ナトリウム電池、ナトリウム注入物の作製方法 | |
US20170317337A1 (en) | Positive electrode for all-solid secondary battery, method for manufacturing same, and all-solid secondary battery | |
US11349123B2 (en) | Amorphous oxide-based positive electrode active material, method for producing same and use of same | |
JP2013089321A (ja) | リチウムイオン二次電池及びリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法 | |
JP6738121B2 (ja) | リチウムイオン(lithiumion)二次電池 | |
JP6927292B2 (ja) | 全固体リチウムイオン二次電池 | |
JP6776994B2 (ja) | 全固体リチウムイオン二次電池の製造方法 | |
JP7196625B2 (ja) | 硫化物固体電解質粒子及びその製造方法、並びに、全固体電池 | |
JP2020126771A (ja) | 負極層および全固体電池 | |
JP6660662B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP2020167151A (ja) | 硫化物固体電解質、硫化物固体電解質の前駆体、全固体電池および硫化物固体電解質の製造方法 | |
JP6776995B2 (ja) | 全固体リチウムイオン二次電池の製造方法 | |
JP7270991B2 (ja) | 全固体ナトリウム電池用の固体電解質とその製造方法及び全固体ナトリウム電池 | |
JP6748348B2 (ja) | 全固体電池 | |
JP6285317B2 (ja) | 全固体電池システム | |
JP7075006B2 (ja) | 固体電解質、及びその製造方法、並びに電池、及びその製造方法 | |
JP6593381B2 (ja) | 全固体リチウムイオン二次電池用の負極合材、当該負極合材を含む負極、及び当該負極を備える全固体リチウムイオン二次電池 | |
JP2020021617A (ja) | リチウムイオン電池用正極活物質及びリチウムイオン電池 | |
JP2015072816A (ja) | 全固体二次電池の容量向上方法及び容量が向上した全固体二次電池 | |
JP7476867B2 (ja) | 硫化物固体電解質、電池および硫化物固体電解質の製造方法 | |
JP7136063B2 (ja) | ナトリウムイオン伝導体、及びナトリウムイオン固体電池 | |
WO2023007939A1 (ja) | 負極材料、負極および電池及びそれらの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210930 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221025 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221219 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230411 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230508 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7281195 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |