JPH08239218A - Oxide composition and solid electrolyte - Google Patents

Oxide composition and solid electrolyte

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JPH08239218A
JPH08239218A JP7066896A JP6689695A JPH08239218A JP H08239218 A JPH08239218 A JP H08239218A JP 7066896 A JP7066896 A JP 7066896A JP 6689695 A JP6689695 A JP 6689695A JP H08239218 A JPH08239218 A JP H08239218A
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JP
Japan
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solid electrolyte
oxide
oxide composition
composition
present
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JP7066896A
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Japanese (ja)
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Kiyotaka Shindo
進藤  清孝
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Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE: To obtain an oxide composition stable in the atmosphere, providing a solid electrolyte having high ionic conductivity, glass transition temperature, etc., comprising an oxide selected from Nb2 O5 , Ta2 O5 and WO3 , Li2 O4 and SiO2 . CONSTITUTION: This oxide composition is shown by the formula (M is an oxide selected from Nb2 O5 , Ta2 O5 and WO3 ; x+y+z=1) and is obtained by mixing an oxide selected from Nb2 O5 , Ta2 O5 and WO3 with lithium carbonate and silicon dioxide, heating, melting and cooling the mixture. The oxide composition is preferably glassy. In the formula, the values of (x), (y) and (z) are preferably in 1/10<=x<=2/3; 1/10<=y<=4/5; 1/50<=z<=1/2. The prepared oxide composition has excellent thermal stability, has high crystallization temperature and can be suitably used as a solid electrolyte for the whole solid type electrochemical element such as a gas sensor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、酸化物組成物および固
体電解質に関し、特に、固体型電池、エレクトロクロミ
ック素子、ガスセンサー等の全固体型電気化学素子の電
解質として好適に利用される、イオン導電率が高く、熱
的安定性に優れたリチウムイオン伝導性のガラス質固体
電解質に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxide composition and a solid electrolyte, and in particular, it is preferably used as an electrolyte for an all-solid-state electrochemical device such as a solid-state battery, an electrochromic device and a gas sensor. The present invention relates to a lithium ion conductive glassy solid electrolyte having high electrical conductivity and excellent thermal stability.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
から知られているリチウムイオン伝導性のガラス質固体
電解質としては、Li2 S−SiS2 、Li2 S−P2
5 −LiI、Li2 S−B23 −LiIなどの硫化
物を主体とする化合物がある。しかしながら、これらの
化合物は硫化物を主体とするため、吸湿性が高く不安定
であり大気中での取扱いが困難である。
2. Description of the Related Art Li 2 S-SiS 2 and Li 2 S-P 2 are known lithium ion conductive glassy solid electrolytes.
S 5 -LiI, there is a compound mainly composed of a sulfide such as Li 2 S-B 2 S 3 -LiI. However, since these compounds are mainly composed of sulfides, they have high hygroscopicity and are unstable, and it is difficult to handle them in the atmosphere.

【0003】また、大気中で比較的安定である酸化物系
のリチウムイオン伝導性ガラス質固体電解質としてはL
2 O−P25 −Ta25 系やLi2 O−P25
−Nb25 系の固体電解質がB.V.R. Chowdari らによ
って提案されている(J.Non-Crystalline Solids 108
(1989) 323-332 および J.Non-Crystalline Solids 110
(1989) 101-110参照)。これらの酸化物系は比較的良
好なイオン導電率を有するが、ガラス転移温度や結晶化
温度が低く、たとえば高温で動作するガスセンサーなど
の固体電解質として使用するには熱的な安定性に欠けて
いる。
Further, as an oxide type lithium ion conductive glass solid electrolyte which is relatively stable in the atmosphere, L
i 2 O-P 2 O 5 -Ta 2 O 5 system and Li 2 O-P 2 O 5
-Nb 2 O 5 based solid electrolytes have been proposed by BVR Chowdari et al. (J. Non-Crystalline Solids 108
(1989) 323-332 and J. Non-Crystalline Solids 110.
(1989) 101-110). Although these oxide systems have relatively good ionic conductivity, they have low glass transition temperature and crystallization temperature and lack thermal stability for use as solid electrolytes such as gas sensors operating at high temperatures. ing.

【0004】従って、本発明の目的は、大気中で安定
で、ガラス転移温度および結晶化温度の高い酸化物組成
物、およびイオン導電率が高く、ガラス転移温度および
結晶化温度の高いリチウムイオン伝導性のガラス質固体
電解質を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an oxide composition which is stable in the air and has a high glass transition temperature and a high crystallization temperature, and a lithium ion conductive material which has a high ionic conductivity and a high glass transition temperature and a high crystallization temperature. To provide a viscous solid electrolyte.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究の
結果、一般式 (Li2 O)x −(SiO2y −Mz (Mは、Nb25 、Ta25 およびWO3 からなる
群より選ばれる少なくとも一以上の酸化物であり、x+
y+z=1である。)で示される酸化物組成物が、大気
中で安定で、イオン導電率が高く、ガラス転移温度およ
び結晶化温度の高いリチウムイオン伝導性のガラス質固
体電解質を提供することを見いだした。
As a result of earnest research, the present inventor has found that the general formula (Li 2 O) x- (SiO 2 ) y -M z (M is Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 and At least one oxide selected from the group consisting of WO 3 and x +
y + z = 1. It was found that the oxide composition represented by the formula (1) provides a lithium ion conductive glassy solid electrolyte which is stable in the air, has a high ionic conductivity, and has a high glass transition temperature and a high crystallization temperature.

【0006】従って、本発明によれば、一般式 (Li2 O)x −(SiO2y −Mz (Mは、Nb25 、Ta25 およびWO3 からなる
群より選ばれる少なくとも一以上の酸化物であり、x+
y+z=1である。)で示される酸化物組成物が提供さ
れる。
Therefore, according to the present invention, the general formula (Li 2 O) x- (SiO 2 ) y -M z (M is selected from the group consisting of Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 and WO 3. At least one or more oxides, x +
y + z = 1. The oxide composition shown by these is provided.

【0007】この酸化物組成物は好ましくはガラス質で
ある。
The oxide composition is preferably glassy.

【0008】また、上記一般式において、x、y、zの
値は、好ましくは、それぞれ、1/10≦x≦2/3、
1/10≦y≦4/5、1/50≦z≦1/2である。
In the above general formula, the values of x, y and z are preferably 1 / 10≤x≤2 / 3, respectively.
1/10 ≦ y ≦ 4/5 and 1/50 ≦ z ≦ 1/2.

【0009】また、本発明によれば、一般式 (Li2 O)x −(SiO2y −Mz (Mは、Nb25 、Ta25 およびWO3 からなる
群より選ばれる少なくとも一以上の酸化物であり、x+
y+z=1である。)で示されるガラス質酸化物組成物
からなる固体電解質が提供される。
According to the present invention, the general formula (Li 2 O) x- (SiO 2 ) y -M z (M is selected from the group consisting of Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 and WO 3. At least one or more oxides, x +
y + z = 1. The solid electrolyte which consists of a glassy oxide composition shown by these is provided.

【0010】x、y、zの値は、好ましくは、それぞ
れ、1/10≦x≦2/3、1/10≦y≦4/5、1
/50≦z≦1/2である。
The values of x, y and z are preferably 1 / 10≤x≤2 / 3 and 1 / 10≤y≤4 / 5, 1 respectively.
/ 50 ≦ z ≦ 1/2.

【0011】本発明の酸化物組成物は、大気中での安定
性に優れ、熱的安定性が高く、イオン導電率が高い。
The oxide composition of the present invention has excellent stability in the air, high thermal stability, and high ionic conductivity.

【0012】本発明の酸化物組成物および固体電解質に
おいて、Nb25 、Ta25 およびWO3 は共存し
ていてもよく、別個に使用してもよい。すなわち、上記
一般式において、MとしてのNb25 、Ta25
よびWO3 の3成分が同時に一つの組成物内に存在して
もよく、これらのうちの2成分が同時に一つの組成物内
に存在していてもよい。また、Nb25 、Ta25
およびWO3 のうちの一成分のみを上記一般式のMとし
て使用してもよい。具体的には、{Li2 O}x −{S
iO2y −{(Nb25a (Ta25b (W
3cz 、{Li2 O}x −{SiO2y
{(Nb25d (Ta25ez 、{Li2 O}
x −{SiO2y −{(Nb25f (WO3
gz 、{Li2 O}x −{SiO2y −{(Ta2
5h(WO3iz 、(Li2 O)x −(SiO2
y −(Nb25z 、(Li2 O)x −(SiO2
y −(Ta25z または(Li2 O)x −(S
iO2y −(WO3z の組成物が使用できる。な
お、ここでa+b+c=1、d+e=1、f+g=1、
h+i=1である。
In the oxide composition and solid electrolyte of the present invention, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 and WO 3 may coexist or may be used separately. That is, in the above general formula, three components of Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 and WO 3 as M may be present in one composition at the same time, and two of these components may be contained in one composition at the same time. It may be present in the object. In addition, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5
And only one component of WO 3 may be used as M in the above general formula. Specifically, {Li 2 O} x − {S
iO 2} y - {(Nb 2 O 5) a (Ta 2 O 5) b (W
O 3) c} z, { Li 2 O} x - {SiO 2} y -
{(Nb 2 O 5 ) d (Ta 2 O 5 ) e ) z , {Li 2 O}
x - {SiO 2} y - {(Nb 2 O 5) f (WO 3)
g} z, {Li 2 O } x - {SiO 2} y - {(Ta 2
O 5) h (WO 3) i} z, (Li 2 O) x - (SiO 2
) Y - (Nb 2 O 5 ) z, (Li 2 O) x - (SiO 2
) Y - (Ta 2 O 5 ) z or (Li 2 O) x - ( S
iO 2) y - (WO 3 ) composition of z it can be used. Here, a + b + c = 1, d + e = 1, f + g = 1,
h + i = 1.

【0013】本発明の酸化物組成物および固体電解質に
おいて、MがNb25 である場合は、ガラス質固体電
解質に歪みが入りにくく取扱いが容易となり、イオン導
電率、結晶化温度も高い。MがTa25 である場合
は、最もイオン導電率が高くなり、結晶化温度も高くな
る。MがWO3 である場合は、Nb25 の場合と同様
に歪みが入りにくい。
In the oxide composition and solid electrolyte of the present invention, when M is Nb 2 O 5 , the glassy solid electrolyte is less likely to be distorted, and is easy to handle, and the ionic conductivity and the crystallization temperature are high. When M is Ta 2 O 5 , the ionic conductivity is highest and the crystallization temperature is also highest. When M is WO 3 , distortion is unlikely to occur as in the case of Nb 2 O 5 .

【0014】本発明の酸化物組成物および固体電解質に
おいて、x、y、zの値は、好ましくは、1/10≦x
≦2/3、1/10≦y≦4/5、1/50≦z≦1/
2である。xが1/10以上、2/3以下の範囲にある
と、ガラス化することが容易となり、その結晶化温度T
c も高くなり高温で使用することができる。yが1/1
0以上、4/5以下の範囲にあると結晶化が容易で結晶
化温度Tc も高い。zが1/50以上、1/2以下の範
囲にあるとイオン導電率が高くなる。x、y、zのより
好ましい範囲は、0.4≦x≦0.6、0.4≦y≦
0.6、0.05≦z≦0.2である。この範囲にある
と、イオン導電率が高く結晶化温度も高いからである。
なお、本発明でx、y、zは各酸化物のモル比を表す。
In the oxide composition and solid electrolyte of the present invention, the values of x, y and z are preferably 1/10 ≦ x.
≦ 2/3, 1/10 ≦ y ≦ 4/5, 1/50 ≦ z ≦ 1 /
It is 2. When x is in the range of 1/10 or more and 2/3 or less, vitrification becomes easy, and the crystallization temperature T
c also becomes higher and it can be used at high temperature. y is 1/1
In the range of 0 or more and 4/5 or less, crystallization is easy and the crystallization temperature T c is high. When z is in the range of 1/50 or more and 1/2 or less, the ionic conductivity increases. More preferable ranges of x, y, and z are 0.4 ≦ x ≦ 0.6 and 0.4 ≦ y ≦
0.6 and 0.05 ≦ z ≦ 0.2. This is because in this range, the ionic conductivity is high and the crystallization temperature is high.
In the present invention, x, y and z represent the molar ratio of each oxide.

【0015】本発明の酸化物組成物およびガラス質固体
電解質は次のような方法で好ましく製造される。
The oxide composition and the glassy solid electrolyte of the present invention are preferably produced by the following method.

【0016】第1の方法は、出発原料として二酸化珪
素、炭化リチウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化タ
ングステン等の粉末試薬を所定量秤量し、乳鉢で充分混
合した後に白金るつぼに入れて電気炉中で一定時間溶融
し、その後、SUS板等の上に溶液をすばやく流し出し
て急冷し、本発明のガラス質の酸化物組成物またはガラ
ス質の固体電解質を得る方法である。また、溶融後徐冷
すれば結晶性の酸化物組成物が得られる。
The first method is to measure a predetermined amount of a powdered reagent such as silicon dioxide, lithium carbide, niobium oxide, tantalum oxide, or tungsten oxide as a starting material, mix them well in a mortar, and then put them in a platinum crucible and put them in an electric furnace. Is melted for a certain period of time, and then the solution is quickly poured onto a SUS plate or the like and rapidly cooled to obtain the vitreous oxide composition or vitreous solid electrolyte of the present invention. A crystalline oxide composition can be obtained by slow cooling after melting.

【0017】第2の方法は、高周波スパッタリング法を
用いて薄膜状の酸化物組成物または固体電解質を作製す
る方法である。ターゲットにはメタ珪酸リチウム、オル
ト珪酸リチウムの焼結体あるいは溶融体を用いる。この
場合、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化タングステン、
ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどの焼結体あ
るいは溶融体チップをターゲット上に置いてスパッタリ
ングを行う。また、必要であれば酸素ガスを導入して反
応性スパッタリングを行う。
The second method is a method for producing a thin film oxide composition or solid electrolyte by using a high frequency sputtering method. As the target, a sintered body or a molten body of lithium metasilicate or lithium orthosilicate is used. In this case, niobium oxide, tantalum oxide, tungsten oxide,
Sputtering is performed by placing a sintered or molten chip of lithium niobate, lithium tantalate, or the like on the target. If necessary, oxygen gas is introduced to carry out reactive sputtering.

【0018】第1の方法は任意の形状が容易に作製でき
加工性に優れている。また、第2の方法は気相から直接
固体を作製する一種の超急冷法であり、リチウム組成の
大きな領域までガラス化範囲を広げることが可能であ
る。
In the first method, an arbitrary shape can be easily produced and the workability is excellent. The second method is a kind of ultra-quenching method in which a solid is directly produced from a gas phase, and it is possible to extend the vitrification range to a region where the lithium composition is large.

【0019】本発明の酸化物組成物を主成分とするリチ
ウムイオン伝導性のガラス質固体電解質は、固体型電
池、エレクトロクロミック素子、あるいは炭酸ガスセン
サーなどのガスセンサー等に好適に使用される。
The lithium ion conductive glassy solid electrolyte containing the oxide composition of the present invention as a main component is suitably used for a solid-state battery, an electrochromic element, a gas sensor such as a carbon dioxide sensor, and the like.

【0020】例えば、本発明の固体電解質を用いた炭酸
ガスセンサーは図1のような構造をとることができる。
図1の炭酸ガスセンサー10においては、メッシュ状の
貴金属電極2が埋設されている層状の金属炭酸塩1上に
層状の固体電解質3が設けられ、固体電解質3上に貴金
属電極4が設けられている。リード線5、6がそれぞれ
貴金属電極2および4に接続されている。
For example, a carbon dioxide gas sensor using the solid electrolyte of the present invention can have a structure as shown in FIG.
In the carbon dioxide sensor 10 of FIG. 1, the layered solid electrolyte 3 is provided on the layered metal carbonate 1 in which the mesh-shaped noble metal electrode 2 is embedded, and the noble metal electrode 4 is provided on the solid electrolyte 3. There is. Lead wires 5 and 6 are connected to the noble metal electrodes 2 and 4, respectively.

【0021】この金属炭酸塩1としては、好ましくは、
炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸バ
リウム、炭酸ストロンチウム、炭酸カルシウムが用いら
れる。特に好ましくは、炭酸リチウム、または炭酸リチ
ウムと他の炭酸塩との2成分系が用いられる。金属炭酸
塩1の層厚は、金属炭酸塩の種類にもよるが、一般的に
は0.01〜3mmであり、好ましくは0.05〜1m
mである。
The metal carbonate 1 is preferably
Lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, barium carbonate, strontium carbonate, calcium carbonate are used. Particularly preferably, lithium carbonate, or a two-component system of lithium carbonate and another carbonate is used. The layer thickness of the metal carbonate 1 depends on the kind of the metal carbonate, but is generally 0.01 to 3 mm, preferably 0.05 to 1 m.
m.

【0022】固体電解質3としては、本発明の固体電解
質を用いる。固体電解質3の膜厚は0.5〜10μm、
特に1〜5μmが好ましい。
As the solid electrolyte 3, the solid electrolyte of the present invention is used. The thickness of the solid electrolyte 3 is 0.5 to 10 μm,
Particularly, 1 to 5 μm is preferable.

【0023】貴金属電極2、4には、白金、金、銀等が
好ましく使用され、特に好ましくは白金または金が用い
られる。
Platinum, gold, silver or the like is preferably used for the noble metal electrodes 2 and 4, and platinum or gold is particularly preferably used.

【0024】リード線5、6には、白金、金、銀等が好
ましく使用され、特に好ましくは白金または金が用いら
れる。
Platinum, gold, silver or the like is preferably used for the lead wires 5 and 6, and platinum or gold is particularly preferably used.

【0025】[0025]

【実施例】【Example】

(実施例1)炭酸リチウム、二酸化珪素、五酸化ニオブ
の各粉末試薬をモル比で4:5:1の組成となるように
秤量し、乳鉢で充分混合した。白金るつぼに移して電気
炉に入れて1400℃に加熱して5時間溶融した後、S
US板上に滴下し、別のSUS板で挟み込むことで溶融
物を急冷して平板状のガラス質の固体電解質を得た。こ
のガラス質の固体電解質の組成は(Li2 O)0.4
(SiO20.5 −(Nb250.1 (モル比)であ
った。
(Example 1) Lithium carbonate, silicon dioxide, and niobium pentoxide powder reagents were weighed so as to have a molar ratio of 4: 5: 1 and thoroughly mixed in a mortar. Transfer to a platinum crucible, put in an electric furnace, heat to 1400 ° C and melt for 5 hours, then add S
The melt was rapidly cooled by dropping it on a US plate and sandwiching it with another SUS plate to obtain a flat glassy solid electrolyte. The composition of this glassy solid electrolyte is (Li 2 O) 0.4
It was (Nb 2 O 5) 0.1 (molar ratio) - (SiO 2) 0.5.

【0026】この平板状ガラス質固体電解質の上下両端
を#2000番の研磨紙で厚さ2mmまで研磨して、両
端に白金電極をスパッタ法により作製しイオン導電率の
測定を行った。また、ガラス転移温度は、作製した少量
のガラス片を用いて測定した。作製したガラス質固体電
解質の室温におけるイオン導電率σRTは3.5×10 -7
S/cmであり、ガラス転移温度Tg は513℃、結晶
化温度TC は691℃であった。なお、導電率σRTは交
流インピーダンス法で測定し、ガラス転移温度Tg と結
晶化温度TC はDTA(示差熱分析)法で測定した。
Upper and lower ends of this flat glass solid electrolyte
With # 2000 polishing paper to a thickness of 2 mm,
A platinum electrode was formed on the edge by sputtering, and the ionic conductivity of
The measurement was performed. In addition, the glass transition temperature is small
It measured using the glass piece of. Fabricated vitreous solid state electrode
Ionic conductivity σ at room temperature of decompositionRTIs 3.5 × 10 -7
S / cm, glass transition temperature Tg 513 ℃, crystal
Temperature TC Was 691 ° C. Note that the conductivity σRTExchange
Glass transition temperature Tg Conclude with
Crystallization temperature TC Was measured by the DTA (differential thermal analysis) method.

【0027】(実施例2)炭酸リチウム、二酸化珪素、
五酸化ニオブの各粉末試薬をモル比で4.5:4.5:
1の組成となるように秤量した後、実施例1の場合と同
様にしてガラス質固体電解質を作製した。このガラス質
固体電解質の組成は(Li2 O)0.45−(SiO2
0.45−(Nb250.1 (モル比)であった。σRT
g 、TC を実施例1の場合と同様にして測定した結
果、それぞれ、1.8×10-6S/cm、498℃、6
26℃であった。
Example 2 Lithium carbonate, silicon dioxide,
The molar ratio of each powdered reagent of niobium pentoxide was 4.5: 4.5:
After weighing so as to have a composition of 1, a glass solid electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1. The composition of the glass solid electrolyte (Li 2 O) 0.45 - ( SiO 2)
0.45 - was (Nb 2 O 5) 0.1 (molar ratio). σ RT ,
As a result of measuring T g and T C in the same manner as in Example 1, the results were 1.8 × 10 −6 S / cm, 498 ° C. and 6 respectively.
It was 26 ° C.

【0028】(実施例3)炭酸リチウム、二酸化珪素、
五酸化タンタルの各粉末試薬をモル比で4:5:1の組
成となるように秤量した後、実施例1の場合と同様にし
てガラス質固体電解質を作製した。このガラス質固体電
解質の組成は(Li2 O)0.4 −(SiO20.5
(Ta250.1 (モル比)であった。σRT、Tg
C を実施例1の場合と同様にして測定した結果、それ
ぞれ、6.1×10-7S/cm、547℃、716℃で
あった。
(Example 3) Lithium carbonate, silicon dioxide,
Each powdered reagent of tantalum pentoxide was weighed so as to have a composition of 4: 5: 1 in molar ratio, and then a glassy solid electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1. The composition of the glass solid electrolyte (Li 2 O) 0.4 - ( SiO 2) 0.5 -
It was (Ta 2 O 5 ) 0.1 (molar ratio). σ RT , T g ,
As a result of measuring T C in the same manner as in Example 1, the results were 6.1 × 10 −7 S / cm, 547 ° C., and 716 ° C., respectively.

【0029】(実施例4)炭酸リチウム、二酸化珪素、
三酸化タングステンの各粉末試薬をモル比で4:5:1
の組成となるように秤量した後、実施例1の場合と同様
にしてガラス質固体電解質を作製した。このガラス質固
体電解質の組成は(Li2 O)0.4 −(SiO20.5
−(WO30.1 (モル比)であった。σRT、Tg 、T
C を実施例1の場合と同様にして測定した結果、それぞ
れ、1.7×10-7S/cm、520℃、699℃であ
った。
(Example 4) Lithium carbonate, silicon dioxide,
Tungsten trioxide powder reagents in a molar ratio of 4: 5: 1
After being weighed so as to have the composition of, a glass solid electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1. The composition of the glass solid electrolyte (Li 2 O) 0.4 - ( SiO 2) 0.5
- it was (WO 3) 0.1 (molar ratio). σ RT , T g , T
When C was measured in the same manner as in Example 1, the results were 1.7 × 10 −7 S / cm, 520 ° C., and 699 ° C., respectively.

【0030】(比較例1)炭酸リチウム、五酸化燐、五
酸化ニオブの各粉末試薬をモル比で6:3:1の組成と
なるように秤量した後、実施例1の場合と同様にしてガ
ラス質固体電解質を作製した。σRT、Tg 、TC を実施
例1の場合と同様にして測定した結果、それぞれ、2.
4×10-6S/cm、364℃、455℃であった。
Comparative Example 1 Lithium carbonate, phosphorus pentoxide, and niobium pentoxide powder reagents were weighed so as to have a molar ratio of 6: 3: 1, and then the same procedure as in Example 1 was performed. A vitreous solid electrolyte was prepared. σ RT , T g , and T C were measured in the same manner as in Example 1, and the results were 2.
The temperature was 4 × 10 −6 S / cm, 364 ° C., and 455 ° C.

【0031】(比較例2)炭酸リチウム、五酸化燐、五
酸化タンタルの各粉末試薬をモル比で6:3:1の組成
となるように秤量した後、実施例1の場合と同様にして
ガラス質固体電解質を作製した。σRT、Tg 、TC を実
施例1の場合と同様にして測定した結果、それぞれ、
2.3×10-6S/cm、465℃、559℃であっ
た。
Comparative Example 2 Lithium carbonate, phosphorus pentoxide, and tantalum pentoxide powder reagents were weighed so that the molar ratio was 6: 3: 1, and then the same procedure as in Example 1 was performed. A vitreous solid electrolyte was prepared. σ RT , T g , and T C were measured in the same manner as in Example 1, and
It was 2.3 * 10 < -6 > S / cm, 465 degreeC, and 559 degreeC.

【0032】(比較例3)炭酸リチウム、五酸化燐、三
酸化タングステンの各粉末試薬をモル比で6:3:1の
組成となるように秤量した後、実施例1の場合と同様に
してガラス質固体電解質を作製した。σRT、Tg 、TC
を実施例1の場合と同様にして測定した結果、それぞ
れ、1.7×10-6S/cm、363℃、425℃であ
った。
COMPARATIVE EXAMPLE 3 Lithium carbonate, phosphorus pentoxide, and tungsten trioxide powder reagents were weighed so that the molar ratio was 6: 3: 1, and then the same procedure as in Example 1 was performed. A vitreous solid electrolyte was prepared. σ RT , T g , T C
Was measured in the same manner as in Example 1, and the results were 1.7 × 10 −6 S / cm, 363 ° C., and 425 ° C., respectively.

【0033】このように、本発明の酸化物組成物を主成
分とするガラス質固体電解質は、ガラス転移温度および
結晶化温度が高く、しかもイオン導電率も高く優れた特
性を示している。
As described above, the glassy solid electrolyte containing the oxide composition of the present invention as the main component has a high glass transition temperature and a high crystallization temperature, and also has a high ionic conductivity and exhibits excellent characteristics.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明の酸化物組成物および固体電解質
によれば、大気中で安定で、イオン導電率が高く、ガラ
ス転移温度および結晶化温度の高いリチウムイオン伝導
性のガラス質固体電解質が得られる。また本発明の酸化
物組成物や固体電解質を使用すれば、優れた特性のガス
センサー、固体型電池、エレクトロクロミック素子等の
全固体型電気化学素子が得られる。
According to the oxide composition and solid electrolyte of the present invention, a lithium ion conductive glassy solid electrolyte which is stable in the air, has a high ionic conductivity, and has a high glass transition temperature and a high crystallization temperature can be obtained. can get. When the oxide composition or solid electrolyte of the present invention is used, all-solid-state electrochemical devices such as gas sensors, solid-state batteries, electrochromic devices, etc. having excellent properties can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は本発明の固体電解質を使用した炭酸ガス
センサーの構造を説明するための図である。
FIG. 1 is a view for explaining the structure of a carbon dioxide gas sensor using the solid electrolyte of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…金属炭酸塩 2、4…貴金属電極 3…固体電解質 5、6…リード線 1 ... Metal carbonate 2, 4 ... Noble metal electrode 3 ... Solid electrolyte 5, 6 ... Lead wire

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01M 6/18 G01N 27/46 376 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01M 6/18 G01N 27/46 376

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一般式 (Li2 O)x −(SiO2y −Mz (Mは、Nb25 、Ta25 およびWO3 からなる
群より選ばれる少なくとも一以上の酸化物であり、x+
y+z=1である。)で示される酸化物組成物。
1. A general formula (Li 2 O) x — (SiO 2 ) y —M z (M is at least one oxide selected from the group consisting of Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 and WO 3 . And x +
y + z = 1. ) The oxide composition shown by.
【請求項2】前記酸化物組成物がガラス質である請求項
1記載の酸化物組成物。
2. The oxide composition according to claim 1, wherein the oxide composition is glassy.
【請求項3】x、y、zの値がそれぞれ、1/10≦x
≦2/3、1/10≦y≦4/5、1/50≦z≦1/
2である請求項1または2記載の酸化物組成物。
3. The values of x, y and z are each 1/10 ≦ x.
≦ 2/3, 1/10 ≦ y ≦ 4/5, 1/50 ≦ z ≦ 1 /
The oxide composition according to claim 1 or 2, which is 2.
【請求項4】一般式 (Li2 O)x −(SiO2y −Mz (Mは、Nb25 、Ta25 およびWO3 からなる
群より選ばれる少なくとも一以上の酸化物であり、x+
y+z=1である。)で示されるガラス質酸化物組成物
からなる固体電解質。
4. A compound represented by the general formula (Li 2 O) x — (SiO 2 ) y —M z (M is at least one oxide selected from the group consisting of Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 and WO 3 ). And x +
y + z = 1. ) A solid electrolyte comprising a glassy oxide composition represented by
【請求項5】x、y、zの値がそれぞれ、1/10≦x
≦2/3、1/10≦y≦4/5、1/50≦z≦1/
2である請求項4記載の固体電解質。
5. The values of x, y and z are each 1/10 ≦ x.
≦ 2/3, 1/10 ≦ y ≦ 4/5, 1/50 ≦ z ≦ 1 /
The solid electrolyte according to claim 4, which is 2.
【請求項6】請求項4記載の固体電解質を使用したこと
を特徴とするガスセンサー。
6. A gas sensor using the solid electrolyte according to claim 4.
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