JPH09301706A - 固体電解質およびそれを用いた全固体リチウム電池 - Google Patents
固体電解質およびそれを用いた全固体リチウム電池Info
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- JPH09301706A JPH09301706A JP8115979A JP11597996A JPH09301706A JP H09301706 A JPH09301706 A JP H09301706A JP 8115979 A JP8115979 A JP 8115979A JP 11597996 A JP11597996 A JP 11597996A JP H09301706 A JPH09301706 A JP H09301706A
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- 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
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高いイオン伝導度を有する固体電解質を得る
ものである。 【解決手段】 主原料である硫化リチウムと硫化珪素に
含まれる−ＯＨ基の合計の含有率を５００ｐｐｍ以下の
ものを用いて固体電解質を合成する。このことにより、
高いイオン伝導度を有する固体電解質が得られ、この固
体電解質を用いることにより充放電容量の大きい全固体
リチウム電池を得ることができる。
ものである。 【解決手段】 主原料である硫化リチウムと硫化珪素に
含まれる−ＯＨ基の合計の含有率を５００ｐｐｍ以下の
ものを用いて固体電解質を合成する。このことにより、
高いイオン伝導度を有する固体電解質が得られ、この固
体電解質を用いることにより充放電容量の大きい全固体
リチウム電池を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン伝
導性固体電解質およびそれを用いた全固体リチウム電池
に関するものである。
導性固体電解質およびそれを用いた全固体リチウム電池
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話やポータブルコンピュー
ターなどに代表されるポータブル電子機器は小型・軽量
化および高機能化へと急速な進歩を遂げている。これら
ポータブル電子機器の進歩に伴い、その駆動用電源であ
る電池に対しても高エネルギー密度化への要望が高まっ
ており、その中でも特にリチウム二次電池は高エネルギ
ー密度化が最も期待される電池として、各方面で盛んに
研究開発が行われている。
ターなどに代表されるポータブル電子機器は小型・軽量
化および高機能化へと急速な進歩を遂げている。これら
ポータブル電子機器の進歩に伴い、その駆動用電源であ
る電池に対しても高エネルギー密度化への要望が高まっ
ており、その中でも特にリチウム二次電池は高エネルギ
ー密度化が最も期待される電池として、各方面で盛んに
研究開発が行われている。
【０００３】一方、現在商品化されているリチウム二次
電池には電解液として有機溶媒が用いられている。この
ため、リチウム二次電池の高エネルギー密度化により、
高い内部エネルギーと可燃性物質（有機溶媒等）が共存
することから安全性に対する関心が高まってきている。
特にこれらポータブル電子機器は携帯して使用するた
め、安全性の確保はリチウム二次電池が抱える特に重要
な問題の一つとなっている。
電池には電解液として有機溶媒が用いられている。この
ため、リチウム二次電池の高エネルギー密度化により、
高い内部エネルギーと可燃性物質（有機溶媒等）が共存
することから安全性に対する関心が高まってきている。
特にこれらポータブル電子機器は携帯して使用するた
め、安全性の確保はリチウム二次電池が抱える特に重要
な問題の一つとなっている。
【０００４】電池の信頼性および安全性を確保するため
の解決策の一つは、電解液に替えて固体電解質を用いる
方法である。固体電解質を用いた全固体電池は、不燃性
電池材料のみより構成することが可能であり、高い安全
性を有した電池とすることができる。リチウムイオン伝
導性固体電解質としては、ヨウ化物、窒化物、酸化物、
硫化物等が研究されてきたが、その中でも、硫化リチウ
ム−硫化珪素を主体としてなる固体電解質ガラスは、１
０-3Ｓ／ｃｍをこえる高いイオン伝導度と広い電位窓を
有しており、全固体リチウム二次電池への応用が有望視
されている。
の解決策の一つは、電解液に替えて固体電解質を用いる
方法である。固体電解質を用いた全固体電池は、不燃性
電池材料のみより構成することが可能であり、高い安全
性を有した電池とすることができる。リチウムイオン伝
導性固体電解質としては、ヨウ化物、窒化物、酸化物、
硫化物等が研究されてきたが、その中でも、硫化リチウ
ム−硫化珪素を主体としてなる固体電解質ガラスは、１
０-3Ｓ／ｃｍをこえる高いイオン伝導度と広い電位窓を
有しており、全固体リチウム二次電池への応用が有望視
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、その固体電解
質の原材料である硫化リチウムおよび硫化珪素は水分等
と反応しやすく不安定な物質である。そのため、原材料
の合成条件や保存条件の違いにより原材料の物性は変化
しやすく、その結果、合成した固体電解質のイオン伝導
度は、用いた原材料により大きく変化するという課題が
あった。
質の原材料である硫化リチウムおよび硫化珪素は水分等
と反応しやすく不安定な物質である。そのため、原材料
の合成条件や保存条件の違いにより原材料の物性は変化
しやすく、その結果、合成した固体電解質のイオン伝導
度は、用いた原材料により大きく変化するという課題が
あった。
【０００６】本発明は、以上の課題を解決し、高いイオ
ン伝導度を有するリチウムイオン伝導性固体電解質、お
よびこの固体電解質を用いた全固体リチウム電池を提供
することを目的とする。
ン伝導度を有するリチウムイオン伝導性固体電解質、お
よびこの固体電解質を用いた全固体リチウム電池を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明では固体電解質の主原料として、硫化リチウ
ムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が５０
０ｐｐｍ以下のものを用いた固体電解質である。このこ
とにより高いイオン伝導度を示す固体電解質が得られ
る。
め、本発明では固体電解質の主原料として、硫化リチウ
ムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が５０
０ｐｐｍ以下のものを用いた固体電解質である。このこ
とにより高いイオン伝導度を示す固体電解質が得られ
る。
【０００８】また、前記固体電解質を用いて全固体リチ
ウム電池を構成するものである。
ウム電池を構成するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、硫化リチウム−硫化珪
素を主体としてなる固体電解質の主原料として、硫化リ
チウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が
５００ｐｐｍ以下であるものを用いた固体電解質であ
る。
素を主体としてなる固体電解質の主原料として、硫化リ
チウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が
５００ｐｐｍ以下であるものを用いた固体電解質であ
る。
【００１０】硫化リチウムおよび硫化珪素を主体として
なる固体電解質の合成主原材料である硫化リチウムおよ
び硫化珪素に−ＯＨ基が含まれると、固体電解質の合成
を行うことにより、−ＳＬｉ結合の一部が−ＯＬｉ結合
となる。つまり固体電解質合成主原材料の−ＯＨ基含有
量が増加すると、固体電解質中の−ＯＬｉ結合の比率も
増加する。−Ｏ-とＬｉ+間のクーロン力は−Ｓ−とＬｉ
+間のものよりも強いため、固体電解質のイオン伝導に
寄与するＬｉ+はガラス骨格に強く束縛されることにな
り拡散し難くなる。その結果、このような−ＯＬｉ結合
の増加に伴い、固体電解質のイオン伝導度は低下する。
なる固体電解質の合成主原材料である硫化リチウムおよ
び硫化珪素に−ＯＨ基が含まれると、固体電解質の合成
を行うことにより、−ＳＬｉ結合の一部が−ＯＬｉ結合
となる。つまり固体電解質合成主原材料の−ＯＨ基含有
量が増加すると、固体電解質中の−ＯＬｉ結合の比率も
増加する。−Ｏ-とＬｉ+間のクーロン力は−Ｓ−とＬｉ
+間のものよりも強いため、固体電解質のイオン伝導に
寄与するＬｉ+はガラス骨格に強く束縛されることにな
り拡散し難くなる。その結果、このような−ＯＬｉ結合
の増加に伴い、固体電解質のイオン伝導度は低下する。
【００１１】−ＯＨ基含有率を固体電解質主原材料総量
に含まれれる−ＯＨ基の重量分率で表すと、−ＯＨ基の
合計の含有率が５００ｐｐｍ以下の硫化リチウムと硫化
珪素を主原料に用いて合成した固体電解質では、上記の
−ＯＬｉ結合によるイオン伝導度低下は小さく、高いイ
オン伝導度を示すものが得られる。
に含まれれる−ＯＨ基の重量分率で表すと、−ＯＨ基の
合計の含有率が５００ｐｐｍ以下の硫化リチウムと硫化
珪素を主原料に用いて合成した固体電解質では、上記の
−ＯＬｉ結合によるイオン伝導度低下は小さく、高いイ
オン伝導度を示すものが得られる。
【００１２】またさらに、−ＯＨ基の合計の含有率が１
００ｐｐｍ以下の硫化リチウムおよび硫化珪素を主原料
に用いて合成した固体電解質では、上記の−ＯＬｉ結合
によるイオン伝導度低下の影響はほとんど認められず、
さらに高いイオン伝導度が安定して得られ、特に好まし
い。
００ｐｐｍ以下の硫化リチウムおよび硫化珪素を主原料
に用いて合成した固体電解質では、上記の−ＯＬｉ結合
によるイオン伝導度低下の影響はほとんど認められず、
さらに高いイオン伝導度が安定して得られ、特に好まし
い。
【００１３】
（実施例１）本実施例においては、硫化リチウムと硫化
珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が様々なものを
用いて、０．６４Ｌｉ2Ｓ−０．３６ＳｉＳ2の組成式を
もつ固体電解質を合成し、そのイオン伝導度を測定し、
イオン伝導度の硫化リチウムと硫化珪素に含まれる−Ｏ
Ｈ基の合計の含有率に対する依存性を調べた。
珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が様々なものを
用いて、０．６４Ｌｉ2Ｓ−０．３６ＳｉＳ2の組成式を
もつ固体電解質を合成し、そのイオン伝導度を測定し、
イオン伝導度の硫化リチウムと硫化珪素に含まれる−Ｏ
Ｈ基の合計の含有率に対する依存性を調べた。
【００１４】固体電解質は以下の方法で合成した。ま
ず、硫化リチウムおよび硫化珪素を所定量秤量し、乳鉢
で充分混合した。混合物を坩堝にいれ、９５０℃で溶融
し、融液を双ローラーにより超急冷し、固体電解質を得
た。
ず、硫化リチウムおよび硫化珪素を所定量秤量し、乳鉢
で充分混合した。混合物を坩堝にいれ、９５０℃で溶融
し、融液を双ローラーにより超急冷し、固体電解質を得
た。
【００１５】このようにして得た固体電解質のイオン伝
導度を交流インピーダンス法により測定した結果を図１
に示す。
導度を交流インピーダンス法により測定した結果を図１
に示す。
【００１６】図１の結果から、硫化リチウムと硫化珪素
に含まれる−ＯＨ基含有率が５００ｐｐｍ以上のものを
主原料として固体電解質を合成した場合、低いイオン伝
導度を示すものしか得られないのに対し、−ＯＨ基含有
率が５００ｐｐｍ以下のものを主原料として合成した固
体電解質では、−ＯＨ基含有率の減少に伴うイオン伝導
度の顕著な向上が認められた。また、−ＯＨ基含有率が
１００ｐｐｍ以下のものを主原料として合成した固体電
解質では、イオン伝導度はほぼ一定の値を示し、高いイ
オン伝導度を有する固体電解質が安定して得られること
がわかった。
に含まれる−ＯＨ基含有率が５００ｐｐｍ以上のものを
主原料として固体電解質を合成した場合、低いイオン伝
導度を示すものしか得られないのに対し、−ＯＨ基含有
率が５００ｐｐｍ以下のものを主原料として合成した固
体電解質では、−ＯＨ基含有率の減少に伴うイオン伝導
度の顕著な向上が認められた。また、−ＯＨ基含有率が
１００ｐｐｍ以下のものを主原料として合成した固体電
解質では、イオン伝導度はほぼ一定の値を示し、高いイ
オン伝導度を有する固体電解質が安定して得られること
がわかった。
【００１７】（実施例２）本実施例においては、硫化リ
チウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が
様々なものを用いて、０．６３Ｌｉ2Ｓ−０．３６Ｓｉ
Ｓ2−０．０１Ｂ2Ｓ3の組成式をもつ固体電解質を合成
し、そのイオン伝導度を測定し、イオン伝導度の硫化リ
チウムおよび硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有
率に対する依存性を調べた。
チウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が
様々なものを用いて、０．６３Ｌｉ2Ｓ−０．３６Ｓｉ
Ｓ2−０．０１Ｂ2Ｓ3の組成式をもつ固体電解質を合成
し、そのイオン伝導度を測定し、イオン伝導度の硫化リ
チウムおよび硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有
率に対する依存性を調べた。
【００１８】固体電解質の合成は、硫化リチウム、硫化
珪素および三硫化二ホウ素を所定量秤量する以外は実施
例１と同様の方法で行った。このようにして得た固体電
解質のイオン伝導度を測定した結果を図２に示す。
珪素および三硫化二ホウ素を所定量秤量する以外は実施
例１と同様の方法で行った。このようにして得た固体電
解質のイオン伝導度を測定した結果を図２に示す。
【００１９】以上の結果から、本発明によると、硫化リ
チウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基含有率が５００ｐ
ｐｍ以上のものを主原料として固体電解質を合成した場
合、低いイオン伝導度を示すものしか得られないのに対
し、−ＯＨ基含有率が５００ｐｐｍ以下のものを主原料
として合成した固体電解質では、−ＯＨ基含有率の減少
に伴うイオン伝導度の顕著な向上が認められた。また、
−ＯＨ基含有率が１００ｐｐｍ以下のものを主原料とし
て合成した固体電解質では、イオン伝導度はほぼ一定の
値を示し、高いイオン伝導度を有する固体電解質が安定
して得られることがわかった。
チウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基含有率が５００ｐ
ｐｍ以上のものを主原料として固体電解質を合成した場
合、低いイオン伝導度を示すものしか得られないのに対
し、−ＯＨ基含有率が５００ｐｐｍ以下のものを主原料
として合成した固体電解質では、−ＯＨ基含有率の減少
に伴うイオン伝導度の顕著な向上が認められた。また、
−ＯＨ基含有率が１００ｐｐｍ以下のものを主原料とし
て合成した固体電解質では、イオン伝導度はほぼ一定の
値を示し、高いイオン伝導度を有する固体電解質が安定
して得られることがわかった。
【００２０】（実施例３）本実施例においては、硫化リ
チウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が
様々なものを用いて、０．６３Ｌｉ2Ｓ−０．３６Ｓｉ
Ｓ2−０．０１Ｌｉ 3ＰＯ4の組成式をもつ固体電解質を
合成し、そのイオン伝導度を測定し、イオン伝導度の硫
化リチウムおよび硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の
含有率に対する依存性を調べた。
チウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が
様々なものを用いて、０．６３Ｌｉ2Ｓ−０．３６Ｓｉ
Ｓ2−０．０１Ｌｉ 3ＰＯ4の組成式をもつ固体電解質を
合成し、そのイオン伝導度を測定し、イオン伝導度の硫
化リチウムおよび硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の
含有率に対する依存性を調べた。
【００２１】固体電解質の合成は、硫化リチウム、硫化
珪素およびリン酸リチウムを所定量秤量する以外は実施
例１と同様の方法で行った。このようにして得た固体電
解質のイオン伝導度を測定した結果を図２に示す。
珪素およびリン酸リチウムを所定量秤量する以外は実施
例１と同様の方法で行った。このようにして得た固体電
解質のイオン伝導度を測定した結果を図２に示す。
【００２２】以上の結果から、本発明によると、硫化リ
チウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基含有率が５００ｐ
ｐｍ以上のものを主原料として固体電解質を合成した場
合、低いイオン伝導度を示すものしか得られないのに対
し、−ＯＨ基含有率が５００ｐｐｍ以下のものを主原料
として合成した固体電解質では、−ＯＨ基含有率の減少
に伴うイオン伝導度の顕著な向上が認められた。また、
−ＯＨ基含有率が１００ｐｐｍ以下のものを主原料とし
て合成した固体電解質では、イオン伝導度はほぼ一定の
値を示し、高いイオン伝導度を有する固体電解質が安定
して得られることがわかった。
チウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基含有率が５００ｐ
ｐｍ以上のものを主原料として固体電解質を合成した場
合、低いイオン伝導度を示すものしか得られないのに対
し、−ＯＨ基含有率が５００ｐｐｍ以下のものを主原料
として合成した固体電解質では、−ＯＨ基含有率の減少
に伴うイオン伝導度の顕著な向上が認められた。また、
−ＯＨ基含有率が１００ｐｐｍ以下のものを主原料とし
て合成した固体電解質では、イオン伝導度はほぼ一定の
値を示し、高いイオン伝導度を有する固体電解質が安定
して得られることがわかった。
【００２３】（実施例４）本実施例においては、硫化リ
チウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が
様々なものを用いて、０．５０Ｌｉ2Ｓ−０．５０Ｓｉ
Ｓ2の組成式をもつ固体電解質を合成し、そのイオン伝
導度を測定し、イオン伝導度の硫化リチウムおよび硫化
珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率に対する依存性
を調べた。
チウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が
様々なものを用いて、０．５０Ｌｉ2Ｓ−０．５０Ｓｉ
Ｓ2の組成式をもつ固体電解質を合成し、そのイオン伝
導度を測定し、イオン伝導度の硫化リチウムおよび硫化
珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率に対する依存性
を調べた。
【００２４】固体電解質は、硫化リチウムと硫化珪素の
混合比を変えた以外は実施例１と同様の方法で合成し
た。このようにして得た固体電解質のイオン伝導度を測
定した結果を図４に示す。
混合比を変えた以外は実施例１と同様の方法で合成し
た。このようにして得た固体電解質のイオン伝導度を測
定した結果を図４に示す。
【００２５】以上の結果から、本発明によると、硫化リ
チウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基含有率が５００ｐ
ｐｍ以上のものを主原料として固体電解質を合成した場
合、低いイオン伝導度を示すものしか得られないのに対
し、−ＯＨ基含有率が５００ｐｐｍ以下のものを主原料
として合成した固体電解質では、−ＯＨ基含有率の減少
に伴うイオン伝導度の顕著な向上が認められた。また、
−ＯＨ基含有率が１００ｐｐｍ以下のものを主原料とし
て合成した固体電解質では、イオン伝導度はほぼ一定の
値を示し、高いイオン伝導度を有する固体電解質が安定
して得られることがわかった。
チウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基含有率が５００ｐ
ｐｍ以上のものを主原料として固体電解質を合成した場
合、低いイオン伝導度を示すものしか得られないのに対
し、−ＯＨ基含有率が５００ｐｐｍ以下のものを主原料
として合成した固体電解質では、−ＯＨ基含有率の減少
に伴うイオン伝導度の顕著な向上が認められた。また、
−ＯＨ基含有率が１００ｐｐｍ以下のものを主原料とし
て合成した固体電解質では、イオン伝導度はほぼ一定の
値を示し、高いイオン伝導度を有する固体電解質が安定
して得られることがわかった。
【００２６】（実施例５）本実施例においては、実施例
１で得られた０．６４Ｌｉ2Ｓ−０．３６ＳｉＳ2の組成
式を持つ固体電解質のうち、−ＯＨ基含有率が１８００
ｐｐｍ，５００ｐｐｍおよび１００ｐｐｍの原料より合
成された固体電解質を用いてコイン型全固体リチウム二
次電池を作製し、その特性を評価した。
１で得られた０．６４Ｌｉ2Ｓ−０．３６ＳｉＳ2の組成
式を持つ固体電解質のうち、−ＯＨ基含有率が１８００
ｐｐｍ，５００ｐｐｍおよび１００ｐｐｍの原料より合
成された固体電解質を用いてコイン型全固体リチウム二
次電池を作製し、その特性を評価した。
【００２７】図５にコイン型電池の構造断面図を示す。
１は正極であり、コバルト酸リチウムと固体電解質を混
合した正極合剤を円盤状（直径１５．５ｍｍ）に加圧成
型し、これにメッシュ状のＳＵＳを円盤状（直径１５．
５ｍｍ）に打ち抜き、正極集電体として圧着したもので
ある。２は固体電解質であり、正極と同様に円盤状（直
径１５．５ｍｍ）に加圧成型したものである。３は負極
であり、インジウム箔を円盤状（直径１５．５ｍｍ）に
加工したものである。４および５は電槽、６はガスケッ
トである。
１は正極であり、コバルト酸リチウムと固体電解質を混
合した正極合剤を円盤状（直径１５．５ｍｍ）に加圧成
型し、これにメッシュ状のＳＵＳを円盤状（直径１５．
５ｍｍ）に打ち抜き、正極集電体として圧着したもので
ある。２は固体電解質であり、正極と同様に円盤状（直
径１５．５ｍｍ）に加圧成型したものである。３は負極
であり、インジウム箔を円盤状（直径１５．５ｍｍ）に
加工したものである。４および５は電槽、６はガスケッ
トである。
【００２８】試作したコイン型電池を２００μＡ／ｃｍ
２の低電流で充放電を行った。上限電圧は３．８０Ｖ、
下限電圧は２．７０Ｖとした。測定の結果を図６に示
す。
２の低電流で充放電を行った。上限電圧は３．８０Ｖ、
下限電圧は２．７０Ｖとした。測定の結果を図６に示
す。
【００２９】図６より、−ＯＨ基含有率が１２００ｐｐ
ｍの原材料より合成された固体電解質を用いたコイン型
電池では、充放電容量が９．１ｍＡｈであるのに対し、
５００ｐｐｍものでは、１０ｍＡｈと１０％程度の容量
増加が認められた。また、１００ｐｐｍの原材料より合
成された固体電解質を用いたコイン型電池では、内部抵
抗の低下が認められ、充放電容量は１３．８ｍＡｈと１
２００ｐｐｍのものと比較すると約５０％の容量増加が
認められた。
ｍの原材料より合成された固体電解質を用いたコイン型
電池では、充放電容量が９．１ｍＡｈであるのに対し、
５００ｐｐｍものでは、１０ｍＡｈと１０％程度の容量
増加が認められた。また、１００ｐｐｍの原材料より合
成された固体電解質を用いたコイン型電池では、内部抵
抗の低下が認められ、充放電容量は１３．８ｍＡｈと１
２００ｐｐｍのものと比較すると約５０％の容量増加が
認められた。
【００３０】本発明により、−ＯＨ基含有量が５００ｐ
ｐｍの原材料より合成された固体電解質を用いた全固体
リチウム電池では、充放電容量の増加が認められた。ま
た、−ＯＨ基含有率が１００ｐｐｍの原材料より合成さ
れた固体電解質を用いた全固体リチウム電池では、抵抗
の低下が認められ、充放電容量はさらに増加することが
わかった。
ｐｍの原材料より合成された固体電解質を用いた全固体
リチウム電池では、充放電容量の増加が認められた。ま
た、−ＯＨ基含有率が１００ｐｐｍの原材料より合成さ
れた固体電解質を用いた全固体リチウム電池では、抵抗
の低下が認められ、充放電容量はさらに増加することが
わかった。
【００３１】なお、本発明の実施例においては、硫化リ
チウムおよび硫化珪素を主原料に用いた固体電解質とし
て、０．６４Ｌｉ2Ｓ−０．３６ＳｉＳ2、０．６３Ｌｉ
2Ｓ−０．３６ＳｉＳ2−０．０１Ｂ2Ｓ3、０．６３Ｌｉ
2Ｓ−０．３６ＳｉＳ2−０．０１Ｌｉ3ＰＯ4あるいは
０．５０Ｌｉ2Ｓ−０．５０ＳｉＳ2のものについて説明
を行ったが、その他実施例では説明しなかった組成比の
もの、あるいはＢ2Ｓ3、Ｌｉ3ＰＯ4に代えて、Ｐ 2Ｓ5、
Ａｌ2Ｓ3、Ｌｉ4ＳｉＯ4、Ｌｉ2ＯまたはＬｉＢＯ2など
を用いたもの、さらには固体電解質合成法における急冷
法として、実施例で説明した双ローラー法のほか液体窒
素急冷法、単ローラー法を用いた場合も同様の結果が得
られ、本発明はこれら実施例に挙げたもののみに限定さ
れるものではない。
チウムおよび硫化珪素を主原料に用いた固体電解質とし
て、０．６４Ｌｉ2Ｓ−０．３６ＳｉＳ2、０．６３Ｌｉ
2Ｓ−０．３６ＳｉＳ2−０．０１Ｂ2Ｓ3、０．６３Ｌｉ
2Ｓ−０．３６ＳｉＳ2−０．０１Ｌｉ3ＰＯ4あるいは
０．５０Ｌｉ2Ｓ−０．５０ＳｉＳ2のものについて説明
を行ったが、その他実施例では説明しなかった組成比の
もの、あるいはＢ2Ｓ3、Ｌｉ3ＰＯ4に代えて、Ｐ 2Ｓ5、
Ａｌ2Ｓ3、Ｌｉ4ＳｉＯ4、Ｌｉ2ＯまたはＬｉＢＯ2など
を用いたもの、さらには固体電解質合成法における急冷
法として、実施例で説明した双ローラー法のほか液体窒
素急冷法、単ローラー法を用いた場合も同様の結果が得
られ、本発明はこれら実施例に挙げたもののみに限定さ
れるものではない。
【００３２】また、本実施例において、正極活物質とし
てＬｉＣｏＯ2を用いて説明を行ったが、その他ＬｉＮ
ｉＯ2，ＭｎＯ2など実施例で説明を行わなかったものに
ついても同様の効果が得られ、本発明はこれら実施例に
挙げた化合物のみに限定されるものではない。
てＬｉＣｏＯ2を用いて説明を行ったが、その他ＬｉＮ
ｉＯ2，ＭｎＯ2など実施例で説明を行わなかったものに
ついても同様の効果が得られ、本発明はこれら実施例に
挙げた化合物のみに限定されるものではない。
【００３３】また、本実施例において、負極活物質とし
てインジウム箔を用いて説明を行ったが、その他カーボ
ン、リチウムなど実施例で説明しなかったものについて
も同様の効果が得られ、本発明はこれら実施例に挙げた
化合物のみに限定されるものではない。
てインジウム箔を用いて説明を行ったが、その他カーボ
ン、リチウムなど実施例で説明しなかったものについて
も同様の効果が得られ、本発明はこれら実施例に挙げた
化合物のみに限定されるものではない。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明により硫化リチウ
ムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が５０
０ｐｐｍ以下のものを主原料とすることで高いイオン伝
導度を有する固体電解質を得ることができた。
ムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が５０
０ｐｐｍ以下のものを主原料とすることで高いイオン伝
導度を有する固体電解質を得ることができた。
【００３５】さらに、−ＯＨ基含有率が１００ｐｐｍ以
下のものを主原料とすることでさらに高いイオン伝導度
を有する固体電解質が得られた。
下のものを主原料とすることでさらに高いイオン伝導度
を有する固体電解質が得られた。
【００３６】また、これらの結果得られた固体電解質を
用いて全固体リチウム電池を構成することで、充放電容
量を増加することができた。
用いて全固体リチウム電池を構成することで、充放電容
量を増加することができた。
【図１】−ＯＨ基含有率に対する０．６４ＬｉＳ2−
０．３６ＳｉＳ2固体電解質のイオン伝導度を示す図
０．３６ＳｉＳ2固体電解質のイオン伝導度を示す図
【図２】−ＯＨ基含有率に対する０．６４Ｌｉ2Ｓ−
０．３６ＳｉＳ2−０．０１Ｂ2Ｓ3固体電解質のイオン
伝導度を示す図
０．３６ＳｉＳ2−０．０１Ｂ2Ｓ3固体電解質のイオン
伝導度を示す図
【図３】−ＯＨ基含有率に対する０．６３Ｌｉ2Ｓ−
０．３６ＳｉＳ2−０．０１Ｌｉ3ＰＯ4固体電解質のイ
オン伝導度を示す図
０．３６ＳｉＳ2−０．０１Ｌｉ3ＰＯ4固体電解質のイ
オン伝導度を示す図
【図４】−ＯＨ基含有率に対する０．５０Ｌｉ2Ｓ−
０．５０ＳｉＳ2固体電解質のイオン伝導度を示す図
０．５０ＳｉＳ2固体電解質のイオン伝導度を示す図
【図５】本発明のコイン型全固体リチウム二次電池の構
造断面図
造断面図
【図６】固体電解質原材料の−ＯＨ基含有率による全固
体リチウム電池の充放電容量の変化を示す図
体リチウム電池の充放電容量の変化を示す図
１ 正極 ２ 固体電解質 ３ 負極 ４ 電槽 ５ 電槽 ６ ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 繁雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】硫化リチウム−硫化珪素を主体とする固体
電解質において、主原料である硫化リチウムと硫化珪素
に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が５００ｐｐｍ以下
であることを特徴とする固体電解質。 - 【請求項２】正極と負極と固体電解質により構成される
全固体リチウム電池において、固体電解質は硫化リチウ
ム−硫化珪素を主体としてなり、主原料として硫化リチ
ウムと硫化珪素に含まれる−ＯＨ基の合計の含有率が５
００ｐｐｍ以下のものを用いたことを特徴とする全固体
リチウム電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8115979A JPH09301706A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 固体電解質およびそれを用いた全固体リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8115979A JPH09301706A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 固体電解質およびそれを用いた全固体リチウム電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09301706A true JPH09301706A (ja) | 1997-11-25 |
Family
ID=14675878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8115979A Pending JPH09301706A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 固体電解質およびそれを用いた全固体リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09301706A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005040039A1 (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-06 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | 硫化リチウムの精製方法 |
| WO2006075567A1 (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-20 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | リチウムイオン伝導性固体電解質、その製造方法及び該固体電解質を用いたリチウム二次電池用固体電解質並びに該二次電池用固体電解質を用いた全固体リチウム電池 |
-
1996
- 1996-05-10 JP JP8115979A patent/JPH09301706A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005040039A1 (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-06 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | 硫化リチウムの精製方法 |
| JPWO2005040039A1 (ja) * | 2003-10-23 | 2007-03-01 | 出光興産株式会社 | 硫化リチウムの精製方法 |
| US8084160B2 (en) | 2003-10-23 | 2011-12-27 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Method for purifying lithium sulfide |
| JP4896520B2 (ja) * | 2003-10-23 | 2012-03-14 | 出光興産株式会社 | 硫化リチウムの精製方法 |
| WO2006075567A1 (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-20 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | リチウムイオン伝導性固体電解質、その製造方法及び該固体電解質を用いたリチウム二次電池用固体電解質並びに該二次電池用固体電解質を用いた全固体リチウム電池 |
| JP2006222063A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-08-24 | Idemitsu Kosan Co Ltd | リチウムイオン伝導性固体電解質、その製造方法及び該固体電解質を用いたリチウム二次電池用固体電解質並びに該二次電池用固体電解質を用いた全固体リチウム電池 |
| US8053116B2 (en) | 2005-01-11 | 2011-11-08 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Lithium ion-conductive solid electrolyte |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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