WO2020136951A1 - ハロゲン化物の製造方法 - Google Patents

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    • C01F17/30—Compounds containing rare earth metals and at least one element other than a rare earth metal, oxygen or hydrogen, e.g. La4S3Br6
    • C01F17/36—Compounds containing rare earth metals and at least one element other than a rare earth metal, oxygen or hydrogen, e.g. La4S3Br6 halogen being the only anion, e.g. NaYF4
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a halide.
  • Patent Document 1 discloses a method for producing a halide solid electrolyte.
  • a method for producing a halide according to one aspect of the present disclosure includes a firing step of firing a mixed material, which is a material in which LiCl and YCl 3 are mixed, in an inert gas atmosphere, and in the firing step, The mixed material is fired at 200° C. or higher and 650° C. or lower.
  • a mixed material which is a material in which LiCl and YCl 3 are mixed
  • a halide can be manufactured by a method with high industrial productivity.
  • 7 is a flowchart showing an example of the manufacturing method in the first embodiment.
  • 7 is a flowchart showing an example of the manufacturing method in the first embodiment.
  • 7 is a flowchart showing an example of the manufacturing method in the first embodiment.
  • It is a schematic diagram which shows the evaluation method of ionic conductivity. It is a graph which shows the evaluation result of ion conductivity by AC impedance measurement.
  • FIG. 1 is a flowchart showing an example of the manufacturing method according to the first embodiment.
  • the manufacturing method in the first embodiment includes a firing step S1000.
  • the firing step S1000 is a step of firing the mixed material in an inert gas atmosphere.
  • the mixed material fired in the firing step S1000 is a material in which LiCl (that is, lithium chloride) and YCl 3 (that is, yttrium chloride) are mixed.
  • the mixed material is fired at 200° C. or higher and 650° C. or lower.
  • a halide can be produced by a method with high productivity industrially (for example, a method that can be mass-produced at low cost). That is, chloride containing Li (ie, lithium) and Y (ie, yttrium) can be produced by a simple manufacturing method (ie, firing in an inert gas atmosphere) without using a vacuum sealed tube and a planetary ball mill. The thing can be manufactured.
  • the powder of the mixed material may be put in a container (for example, a crucible) and fired in a heating furnace. At this time, a state in which the temperature of the mixed material is increased to “200° C. or higher and 650° C. or lower” in an inert gas atmosphere may be maintained for a predetermined time or longer.
  • the firing time may be a time long enough not to cause compositional deviation of the fired product due to volatilization of the halide (that is, not to impair ionic conductivity of the fired product).
  • helium, nitrogen, argon, etc. can be used as the inert gas.
  • the fired product may be taken out of the container (eg, crucible) and crushed.
  • the baked product may be crushed by a crushing device (for example, a mortar, a mixer, etc.).
  • the mixed material in the present disclosure may be a material in which only two kinds of materials, LiCl and YCl 3 , are mixed.
  • a mixed material of the present disclosure, in addition to LiCl, YCl 3, different from the material between LiCl YCl 3 may be a material which is further mixed.
  • the mixed material may be a material in which M ⁇ A ⁇ is further mixed.
  • M is Na, K, Ca, Mg, Sr, Ba, Zn, In, Sn, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, It contains at least one element selected from the group consisting of Tm, Yb, and Lu.
  • A is at least one element selected from the group consisting of Cl, Br, and I. Further, ⁇ >0 and ⁇ >0 are satisfied. According to the above configuration, the characteristics (for example, ionic conductivity) of the halide manufactured by the manufacturing method of the present disclosure can be improved.
  • the mixed material may be a material in which at least one kind of LiF and YF 3 is further mixed. According to the above configuration, the characteristics (for example, ionic conductivity) of the halide manufactured by the manufacturing method of the present disclosure can be improved.
  • the mixed material is a material obtained by mixing a material in which a part of Li in LiCl (or a part of Y in YCl 3 ) is substituted with a substituted cation species (for example, M described above). May be
  • the mixed material may be a material in which a material in which a part of Cl in LiCl (or a part of Cl in YCl 3 ) is replaced by F (that is, fluorine) is mixed.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example of the manufacturing method according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the manufacturing method according to the first embodiment may further include a mixing step S1100.
  • the mixing step S1100 is a step performed before the firing step S1000.
  • the mixing step S1100 is a step in which a mixed material (that is, a material that is fired in the firing step S1000) is obtained by mixing LiCl and YCl that are raw materials.
  • LiCl and YCl may be weighed and mixed so as to have a desired molar ratio.
  • the method of mixing the raw materials may be a method using a generally known mixing device (eg, mortar, blender, ball mill, etc.).
  • the powders of the respective raw materials may be adjusted and mixed.
  • the firing step S1000 the powdery mixed material may be fired.
  • the powdery mixed material obtained in the mixing step S1100 may be shaped into pellets by uniaxial pressing.
  • the firing step S1000 the halide may be produced by firing the pellet-shaped mixed material.
  • a mixed material in addition to, LiCl, YCl 3, other ingredients different from the LiCl, and YCl 3 (e.g., the above-mentioned M ⁇ A ⁇ , LiF, YF 3, etc.) that is further mixed In, a mixed material may be obtained.
  • the mixed material may be obtained by mixing the “raw material containing LiCl as a main component” and the “raw material containing YCl 3 as a main component”.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the manufacturing method according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the manufacturing method according to the first embodiment may further include a preparatory step S1200.
  • the preparation step S1200 is a step executed before the mixing step S1100.
  • the preparation step S1200 is a step in which raw materials such as LiCl and YCl 3 (that is, materials mixed in the mixing step S1100) are prepared.
  • raw materials such as LiCl and YCl 3 may be obtained by performing material synthesis.
  • a generally known commercially available product for example, a material having a purity of 99% or more
  • a dried material may be used as the raw material.
  • crystalline, lumpy, flaky, powdery or other raw material may be used.
  • a powdery raw material may be obtained by crushing a crystalline, lumpy, or flake-shaped raw material.
  • a raw material in which a part of Li in LiCl (or a part of Y in YCl 3 ) is replaced with a substituted cation species (for example, M described above) may be prepared.
  • a raw material in which a part of Cl in LiCl (or a part of Cl in YCl 3 ) is replaced with F (that is, fluorine) may be prepared.
  • the halide produced by the production method of the present disclosure can be used as a solid electrolyte material.
  • the solid electrolyte material may be, for example, a lithium ion conductive solid electrolyte.
  • the solid electrolyte material can be used, for example, as a solid electrolyte material used for an all-solid lithium secondary battery.
  • the manufacturing method in the second embodiment further includes the following characteristics in addition to the characteristics of the manufacturing method in the above-described first embodiment.
  • the mixed material in which LiCl and YCl 3 are mixed is fired at 400° C. or higher and 650° C. or lower.
  • the firing temperature it is possible to produce a chloride having a high ionic conductivity by a method with high industrial productivity. That is, by setting the firing temperature to 400° C. or higher, LiCl and YCl 3 can be sufficiently reacted. Furthermore, by setting the firing temperature to 650° C. or lower, thermal decomposition of chloride generated by the solid phase reaction can be suppressed. Due to these, the ionic conductivity of chloride, which is a fired product, can be increased. That is, for example, a good quality solid electrolyte of chloride can be obtained.
  • the mixed material may be fired at 480° C. or higher (for example, 480° C. or higher and 650° C. or lower).
  • 480° C. or higher for example, 480° C. or higher and 650° C. or lower.
  • the above configuration it is possible to produce a chloride having higher ionic conductivity by a method having high productivity industrially. That is, by setting the firing temperature to 480° C. or higher, the crystallinity of chloride, which is a fired product, can be further increased. Thereby, the ionic conductivity of chloride, which is a fired product, can be further increased. That is, for example, a higher quality chloride solid electrolyte can be obtained.
  • the mixed material may be fired at 600° C. or lower (for example, 400° C. or higher and 600° C. or lower, or 480° C. or higher and 600° C. or lower). Good.
  • the firing temperature to 600° C. or lower, firing can be performed at a temperature lower than the melting point of LiCl (that is, 605° C.), and decomposition of LiCl can be suppressed (the melting point of YCl 3 is about 720° C., The decomposition of YCl 3 can also be suppressed).
  • the ionic conductivity of chloride, which is a fired product can be further increased. That is, for example, a higher quality chloride solid electrolyte can be obtained.
  • the mixed material may be fired for 1 hour or more and 24 hours or less.
  • the mixed material may be fired for 1 hour or more and 24 hours or less.
  • the firing time by setting the firing time to 24 hours or less, it is possible to suppress volatilization of chloride that is a fired product and obtain chloride having a desired composition ratio of constituent elements (that is, it is possible to suppress composition deviation). ..
  • the ionic conductivity of chloride, which is a fired product can be further increased. That is, for example, a higher quality chloride solid electrolyte can be obtained.
  • the mixed material may be fired for 10 hours or less (for example, 1 hour or more and 10 hours or less).
  • the firing time by setting the firing time to 10 hours or less, it is possible to further suppress volatilization of chloride that is a fired product and obtain a chloride having a desired composition ratio of constituent elements (that is, The composition shift can be suppressed). This makes it possible to further suppress the decrease in the ionic conductivity of chloride, which is a fired product, which is caused by the composition shift.
  • LiCl and YCl 3 are weighed and mixed so as to have a desired molar ratio, whereby the mixing molar ratio of LiCl and YCl 3 is adjusted. May be.
  • M ⁇ Cl ⁇ (that is, “A” of M ⁇ A ⁇ in the above-described first embodiment is Cl).
  • a compound may be further mixed to obtain a mixed material.
  • the M ⁇ Cl ⁇ may be prepared as one of the raw materials.
  • the halide manufactured by the manufacturing method of the present disclosure is manufactured and evaluated as a solid electrolyte material.
  • the content of Li per unit weight in the whole solid electrolyte material of Example 1 was measured by atomic absorption spectrometry, the content of Y was measured by ICP emission spectroscopy, and the content of Li:Y was expressed as a molar ratio. Converted. The Li:Y ratio was 3:1 as charged.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an evaluation method of ionic conductivity.
  • the pressure molding die 200 is composed of an electronically insulating polycarbonate frame 201, and an electronically conductive stainless steel punch upper portion 203 and punch lower portion 202.
  • Ionic conductivity was evaluated by the following method using the configuration shown in FIG.
  • a solid electrolyte powder 100 which is a powder of the solid electrolyte material of Example 1 was filled in a pressure molding die 200 and uniaxially pressed at 300 MPa, and a conductivity measuring cell of Example 1 was obtained.
  • the wires With the pressure applied, the wires are routed from the punch upper part 203 and the punch lower part 202, respectively, and connected to a potentiostat (Princeton Applied Research Co., VersaSTAT4) equipped with a frequency response analyzer, and an ion at room temperature is measured by an electrochemical impedance measuring method. Conductivity measurements were taken.
  • FIG. 5 is a graph showing the evaluation result of ionic conductivity by AC impedance measurement. A Cole-Cole diagram of the impedance measurement result is shown in FIG.
  • the value of the real part of the impedance at the measurement point (arrow in FIG. 5) where the absolute value of the phase of the complex impedance was the smallest was regarded as the resistance value for ionic conduction of the solid electrolyte of Example 1.
  • ⁇ is the ionic conductivity
  • S is the electrolyte area (inner diameter of the frame 201 in FIG. 4)
  • R SE is the resistance value of the solid electrolyte in the above impedance measurement
  • t is the thickness of the electrolyte (solid in FIG. 4). The thickness of the electrolyte powder 100).
  • the ionic conductivity of the solid electrolyte material of Example 1 measured at 22° C. was 1.5 ⁇ 10 ⁇ 4 S/cm.
  • Example 2 to 30> Preparation of solid electrolyte material
  • the “value of x” in each example is shown in Table 1 described later.
  • Table 1 shows each configuration and each evaluation result in Examples 1 to 30 and Reference Examples 1 to 4 described above.
  • the firing temperature is in the range of 480 to 600° C.
  • higher ionic conductivity is exhibited. It is considered that this is because a solid electrolyte with high crystallinity was realized.
  • the ionic conductivity is 6.8 ⁇ 10 ⁇ 6 S/cm, whereas the firing temperature is 480° C.
  • the ionic conductivity is 1.4 ⁇ 10 ⁇ 4 S/cm.
  • Example 9 in which the firing temperature is 600° C., the ionic conductivity is 8.5 ⁇ 10 ⁇ 5 S/cm, whereas in Example 10 in which the firing temperature is 650° C., the ionic conductivity is It is 4.0 ⁇ 10 ⁇ 5 S/cm. It is considered that this is because LiCl is decomposed before the reaction with YCl 3 is completed because the firing is performed at a temperature higher than the melting point of LiCl.
  • the solid electrolyte material synthesized by the manufacturing method of the present disclosure exhibits high lithium ion conductivity. Moreover, the manufacturing method of this indication is a simple method and is a method with high industrial productivity.
  • the manufacturing method of the present disclosure can be used, for example, as a method for manufacturing a solid electrolyte material.
  • the solid electrolyte material manufactured by the manufacturing method of the present disclosure can be used as, for example, an all-solid lithium secondary battery.

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Abstract

本開示によるハロゲン化物の製造方法は、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とが混合された材料である混合材料を、不活性ガス雰囲気下で、焼成する焼成工程、を包含する。前記焼成工程においては、前記混合材料は、２００℃以上かつ６５０℃以下で、焼成される。

Description

ハロゲン化物の製造方法
　本発明は、ハロゲン化物の製造方法に関する。
　特許文献１には、ハロゲン化物固体電解質の製造方法が開示されている。
国際公開第２０１８／０２５５８２号
　従来の技術においては、工業的に生産性の高い方法で、ハロゲン化物を製造することが望まれる。
　本開示の一様態におけるハロゲン化物の製造方法は、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とが混合された材料である混合材料を、不活性ガス雰囲気下で、焼成する焼成工程、を包含し、前記焼成工程においては、前記混合材料は、２００℃以上かつ６５０℃以下で、焼成される。
　本開示によれば、工業的に生産性の高い方法で、ハロゲン化物を製造することができる。
実施の形態１における製造方法の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１における製造方法の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１における製造方法の一例を示すフローチャートである。 イオン伝導度の評価方法を示す模式図である。 ＡＣインピーダンス測定によるイオン伝導度の評価結果を示すグラフである。
　以下、実施の形態が、図面を参照しながら、説明される。
（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１における製造方法の一例を示すフローチャートである。
　実施の形態１における製造方法は、焼成工程Ｓ１０００を包含する。
　焼成工程Ｓ１０００は、混合材料を、不活性ガス雰囲気下で、焼成する工程である。ここで、焼成工程Ｓ１０００で焼成される混合材料は、ＬｉＣｌ（すなわち、塩化リチウム）とＹＣｌ３（すなわち、塩化イットリウム）とが混合された材料である。焼成工程Ｓ１０００においては、混合材料は、２００℃以上かつ６５０℃以下で、焼成される。
　以上の構成によれば、工業的に生産性の高い方法（例えば、低コストで大量に生産できる方法）で、ハロゲン化物を製造することができる。すなわち、真空封管および遊星型ボールミルを使用すること無く、簡便な製造方法（すなわち、不活性ガス雰囲気下での焼成）により、Ｌｉ（すなわち、リチウム）とＹ（すなわち、イットリウム）とを含む塩化物を製造することができる。
　焼成工程Ｓ１０００においては、例えば、混合材料の粉末が、容器（例えば、るつぼ）に入れられて、加熱炉内で焼成されてもよい。このとき、不活性ガス雰囲気中で混合材料が「２００℃以上かつ６５０℃以下」まで昇温された状態が、所定時間以上、保持されてもよい。なお、焼成時間は、ハロゲン化物の揮発などに起因する焼成物の組成ずれを生じさせない（すなわち、焼成物のイオン伝導度を損なわない）程度の長さの時間であってもよい。
　なお、不活性ガスとしては、ヘリウム、窒素、アルゴン、など、が用いられうる。
　なお、焼成工程Ｓ１０００の後に、焼成物が、容器（例えば、るつぼ）から取り出されて、粉砕されてもよい。このとき、焼成物は、粉砕器具（例えば、乳鉢、ミキサ、など）により、粉砕されてもよい。
　なお、本開示における混合材料とは、ＬｉＣｌとＹＣｌ３との２種の材料のみが混合された材料であってもよい。もしくは、本開示における混合材料とは、ＬｉＣｌとＹＣｌ３に加えて、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とは異なる他の材料が、さらに混合された材料であってもよい。
　なお、本開示においては、混合材料は、さらに、ＭαＡβが混合された材料であってもよい。ここで、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含む。また、Ａは、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩからなる群より選択される少なくとも１種の元素である。また、α＞０、かつ、β＞０、が満たされる。
　以上の構成によれば、本開示の製造方法により製造されるハロゲン化物の特性（例えば、イオン伝導性、など）を改善することができる。
　なお、「α＝１」であるときに、「２≦β≦５」が満たされてもよい。
　なお、本開示においては、混合材料は、さらに、ＬｉＦとＹＦ３とのうちの少なくとも１種が混合された材料であってもよい。
　以上の構成によれば、本開示の製造方法により製造されるハロゲン化物の特性（例えば、イオン伝導性、など）を改善することができる。
　なお、本開示においては、混合材料は、ＬｉＣｌにおけるＬｉの一部（または、ＹＣｌ３におけるＹの一部）が、置換カチオン種（例えば、上述のＭ）で置換された材料が混合された材料であってもよい。また、混合材料は、ＬｉＣｌにおけるＣｌの一部（または、ＹＣｌ３におけるＣｌの一部）が、Ｆ（すなわち、フッ素）で置換された材料が混合された材料であってもよい。
　図２は、実施の形態１における製造方法の一例を示すフローチャートである。図２に示されるように、実施の形態１における製造方法は、混合工程Ｓ１１００を、さらに包含してもよい。
　混合工程Ｓ１１００は、焼成工程Ｓ１０００よりも前に、実行される工程である。
　混合工程Ｓ１１００は、原料となるＬｉＣｌとＹＣｌとが混合されることで、混合材料（すなわち、焼成工程Ｓ１０００において焼成される材料）が得られる工程である。
　なお、混合工程Ｓ１１００においては、ＬｉＣｌとＹＣｌとが、所望のモル比となるように秤量されて、混合されてもよい。原料の混合方法としては、一般に公知の混合器具（例えば、乳鉢、ブレンダー、ボールミル、など）を用いる方法であってもよい。例えば、混合工程Ｓ１１００においては、それぞれの原料の粉末が調整されて混合されてもよい。このとき、焼成工程Ｓ１０００においては、粉末状の混合材料が焼成されてもよい。なお、混合工程Ｓ１１００において得られた粉末状の混合材料が一軸加圧によりペレット状に成形されてもよい。このとき、焼成工程Ｓ１０００においては、ペレット状の混合材料が焼成されることで、ハロゲン化物が製造されてもよい。
　なお、混合工程Ｓ１１００においては、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とに加えて、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とは異なる他の原料（例えば、上述のＭαＡβ、ＬｉＦ、ＹＦ３、など）がさらに混合されることで、混合材料が得られてもよい。
　なお、混合工程Ｓ１１００においては、「ＬｉＣｌを主成分とする原料」と「ＹＣｌ３を主成分とする原料」が混合されることで、混合材料が得られてもよい。
　図３は、実施の形態１における製造方法の一例を示すフローチャートである。図３に示されるように、実施の形態１における製造方法は、準備工程Ｓ１２００を、さらに包含してもよい。
　準備工程Ｓ１２００は、混合工程Ｓ１１００よりも前に、実行される工程である。
　準備工程Ｓ１２００は、ＬｉＣｌおよびＹＣｌ３などの原料（すなわち、混合工程Ｓ１１００において混合される材料）が準備される工程である。
　なお、準備工程Ｓ１２００においては、材料合成を実施することで、ＬｉＣｌおよびＹＣｌ３などの原料が得られてもよい。もしくは、準備工程Ｓ１２００においては、一般に公知の市販品（例えば、純度９９％以上の材料）が用いられてもよい。なお、原料としては、乾燥した材料が用いられてもよい。また、原料としては、結晶状、塊状、フレーク状、粉末状、など、の原料が用いられてもよい。準備工程Ｓ１２００において、結晶状または塊状またはフレーク状の原料が粉砕されることで、粉末状の原料が得られてもよい。
　なお、準備工程Ｓ１２００においては、ＭαＡβ（ここで、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕからなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、Ａは、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩからなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、「α＝１」であるときに「２≦β≦５」が満たされる）、ＬｉＦ、ＹＦ３のうちのいずれか１種または複数が添加されてもよい。これにより、本開示の製造方法により得られるハロゲン化物の特性（例えば、イオン伝導性、など）を改善することができる。
　なお、準備工程Ｓ１２００においては、ＬｉＣｌにおけるＬｉの一部（または、ＹＣｌ３におけるＹの一部）が、置換カチオン種（例えば、上述のＭ）で置換された原料が準備されてもよい。また、準備工程Ｓ１２００においては、ＬｉＣｌにおけるＣｌの一部（または、ＹＣｌ３におけるＣｌの一部）が、Ｆ（すなわち、フッ素）で置換された原料が準備されてもよい。
　なお、本開示の製造方法により製造されたハロゲン化物は、固体電解質材料として、用いられうる。このとき、当該固体電解質材料は、例えば、リチウムイオン伝導性の固体電解質であってもよい。このとき、当該固体電解質材料は、例えば、全固体リチウム二次電池に用いられる固体電解質材料などとして、用いられうる。
（実施の形態２）
　以下、実施の形態２が説明される。上述の実施の形態１と重複する説明は、適宜、省略される。
　実施の形態２における製造方法は、上述の実施の形態１における製造方法の特徴に加えて、下記の特徴をさらに備える。
　実施の形態２における製造方法の焼成工程Ｓ１０００においては、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とが混合された混合材料は、４００℃以上かつ６５０℃以下で、焼成される。
　以上の構成によれば、工業的に生産性の高い方法で、高いイオン伝導度を有する塩化物を製造することができる。すなわち、焼成温度を４００℃以上とすることで、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とを十分に反応させることができる。さらに、焼成温度を６５０℃以下とすることで、固相反応により生成した塩化物の熱分解を抑制できる。これらにより、焼成物である塩化物のイオン伝導度を高めることができる。すなわち、例えば、良質な塩化物の固体電解質を得ることができる。
　なお、実施の形態２における製造方法の焼成工程Ｓ１０００においては、混合材料は、４８０℃以上（例えば、４８０℃以上かつ６５０℃以下）で、焼成されてもよい。
　以上の構成によれば、工業的に生産性の高い方法で、より高いイオン伝導度を有する塩化物を製造することができる。すなわち、焼成温度を４８０℃以上とすることで、焼成物である塩化物の結晶性を、より高くできる。これにより、焼成物である塩化物のイオン伝導度を、より高めることができる。すなわち、例えば、より良質な塩化物の固体電解質を得ることができる。
　なお、実施の形態２における製造方法の焼成工程Ｓ１０００においては、混合材料は、６００℃以下（例えば、４００℃以上かつ６００℃以下、または、４８０℃以上かつ６００℃以下）で、焼成されてもよい。
　以上の構成によれば、工業的に生産性の高い方法で、より高いイオン伝導度を有する塩化物を製造することができる。すなわち、焼成温度を６００℃以下とすることで、ＬｉＣｌの融点（すなわち、６０５℃）よりも低い温度で焼成でき、ＬｉＣｌの分解を抑制できる（なお、ＹＣｌ３の融点は７２０℃程度であり、ＹＣｌ３の分解も抑制できる）。これにより、焼成物である塩化物のイオン伝導度を、より高めることができる。すなわち、例えば、より良質な塩化物の固体電解質を得ることができる。
　なお、実施の形態２における製造方法の焼成工程Ｓ１０００においては、混合材料は、１時間以上かつ２４時間以下、焼成されてもよい。
　以上の構成によれば、工業的に生産性の高い方法で、より高いイオン伝導度を有する塩化物を製造することができる。すなわち、焼成時間を１時間以上とすることで、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とを十分に反応させることができる。さらに、焼成時間を２４時間以下とすることで、焼成物である塩化物の揮発を抑制でき、所望の構成元素の組成比を有する塩化物を得ることができる（すなわち、組成ずれを抑制できる）。これらにより、焼成物である塩化物のイオン伝導度を、より高めることができる。すなわち、例えば、より良質な塩化物の固体電解質を得ることができる。
　なお、実施の形態２における製造方法の焼成工程Ｓ１０００においては、混合材料は、１０時間以下（例えば、１時間以上かつ１０時間以下）、焼成されてもよい。
　以上の構成によれば、焼成時間を１０時間以下とすることで、焼成物である塩化物の揮発をさらに抑制でき、所望の構成元素の組成比を有する塩化物を得ることができる（すなわち、組成ずれを抑制できる）。これにより、組成ずれに起因する、焼成物である塩化物のイオン伝導度の低下を、さらに抑制できる。
　なお、実施の形態２における製造方法の混合工程Ｓ１１００において、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とが所望のモル比となるように秤量されて混合されることで、ＬｉＣｌとＹＣｌ３との混合モル比が調整されてもよい。
　例えば、実施の形態２においては、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とは、ＬｉＣｌ：ＹＣｌ３＝「４．２：０．６」～「２．４：１．２」のモル比で、混合されてもよい。もしくは、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とは、ＬｉＣｌ：ＹＣｌ３＝「３：１」～「２．７：１．１」のモル比で、混合されてもよい。
　なお、実施の形態２における製造方法の混合工程Ｓ１１００においては、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とに加えて、ＭαＣｌβ（すなわち、上述の実施の形態１におけるＭαＡβの「Ａ」がＣｌである化合物）が、さらに混合されることで、混合材料が得られてもよい。このとき、実施の形態２における製造方法の準備工程Ｓ１２００においては、当該ＭαＣｌβが、原料の１つとして、準備されてもよい。
　（実施例）
　以下、実施例および参考例を用いて、本開示の詳細が説明される。これらは例示であって、本開示を制限するものではない。
　なお、以下の例示においては、本開示の製造方法により製造されるハロゲン化物は、固体電解質材料として製造され、評価されている。
＜実施例１＞
（固体電解質材料の作製）
　露点－６０℃以下のアルゴン雰囲気で、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とを、モル比でＬｉＣｌ：ＹＣｌ３＝３：１となるように、秤量した。これらをメノウ製乳鉢で粉砕して混合した。その後、アルミナ製るつぼに入れて、アルゴン雰囲気中で５００℃まで昇温し、１時間保持した。焼成後、メノウ製乳鉢により粉砕し、実施例１の固体電解質材料を作製した。
　実施例１の固体電解質材料全体における単位重量あたりのＬｉの含有量を原子吸光分析法で測定し、Ｙの含有量をＩＣＰ発光分光分析法で測定し、Ｌｉ：Ｙの含有量をモル比に換算した。Ｌｉ：Ｙの比は、仕込み通り、３：１であった。
（イオン伝導度の評価）
　図４は、イオン伝導度の評価方法を示す模式図である。
　加圧成形用ダイス２００は、電子的に絶縁性のポリカーボネート製の枠型２０１と、電子伝導性のステンレス製のパンチ上部２０３およびパンチ下部２０２とから構成される。
　図４に示す構成を用いて、下記の方法にて、イオン伝導度の評価を行った。
　露点－６０℃以下のドライ雰囲気で、実施例１の固体電解質材料の粉末である固体電解質粉末１００を加圧成形用ダイス２００に充填し、３００ＭＰａで一軸加圧し、実施例１の伝導度測定セルを作製した。
　加圧状態のまま、パンチ上部２０３とパンチ下部２０２のそれぞれから導線を取り回し、周波数応答アナライザを搭載したポテンショスタット（Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ社　ＶｅｒｓａＳＴＡＴ４）に接続し、電気化学的インピーダンス測定法により、室温におけるイオン伝導度の測定を行った。
　図５は、ＡＣインピーダンス測定によるイオン伝導度の評価結果を示すグラフである。インピーダンス測定結果のＣｏｌｅ－Ｃｏｌｅ線図が、図５に示される。
　図５において、複素インピーダンスの位相の絶対値が最も小さい測定点（図５中の矢印）のインピーダンスの実部の値を実施例１の固体電解質のイオン伝導に対する抵抗値とみなした。電解質の抵抗値を用いて、下記式（１）より、イオン伝導度を算出した。
　σ＝（ＲＳＥ×Ｓ／ｔ）－１　・・・・　（１）
　ここで、σはイオン伝導度、Ｓは電解質面積（図４中、枠型２０１の内径）、ＲＳＥは上記のインピーダンス測定における固体電解質の抵抗値、ｔは電解質の厚み（図４中、固体電解質粉末１００の厚み）である。
　２２℃で測定された、実施例１の固体電解質材料のイオン伝導度は、１．５×１０－４Ｓ／ｃｍであった。
＜実施例２～３０＞
（固体電解質材料の作製）
　実施例２～３０においては、実施例１と同様に、露点－６０℃以下のアルゴン雰囲気で、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とを、モル比でＬｉＣｌ：ＹＣｌ３＝６－３ｘ：ｘとなるように、秤量した。ここで、各実施例における「ｘの値」は、後述の表１に示される。
　これらをメノウ乳鉢で粉砕して混合した。その後、アルミナ製るつぼに入れ、アルゴン雰囲気中で４００～６５０℃まで昇温し、１～２４時間保持した。ここで、各実施例における「焼成温度」と「焼成時間」については、後述の表１に示される。
　各焼成条件にて焼成後、メノウ製乳鉢で粉砕し、実施例２～３０のそれぞれの固体電解質材料を作製した。
（イオン伝導度の評価）
　上記の実施例１と同様の方法で、実施例２～３０のそれぞれの伝導度測定セルを作製し、イオン伝導度の測定を実施した。
＜参考例１および２＞
（固体電解質材料の作製）
　参考例１においては、露点－６０℃以下のアルゴン雰囲気下で、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とをモル比でＬｉＣｌ：ＹＣｌ３＝３：１となるように秤量した。参考例２においては、露点－６０℃以下のアルゴン雰囲気下で、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とをモル比でＬｉＣｌ：ＹＣｌ３＝２．７：１．１となるように秤量した。これらをメノウ製乳鉢で粉砕して混合した。その後、アルミナ製るつぼに入れ、アルゴン雰囲気中で３００℃まで昇温し、１時間保持した。
　焼成後、メノウ製乳鉢により粉砕し、参考例１および２のそれぞれの固体電解質材料を作製した。
（イオン伝導度の評価）
　上記の実施例１と同様の方法で、参考例１および２のそれぞれの伝導度測定セルを作製し、イオン伝導度の測定を実施した。
＜参考例３および４＞
　参考例３においては、露点－６０℃以下のアルゴン雰囲気下で、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とをモル比でＬｉＣｌ：ＹＣｌ３＝３：１となるように秤量した。参考例４においては、露点－６０℃以下のアルゴン雰囲気下で、ＬｉＣｌとＹＣｌ３とをモル比でＬｉＣｌ：ＹＣｌ３＝２．７：１．１となるように秤量した。これらをメノウ製乳鉢で粉砕して混合した。その後、アルミナ製るつぼに入れ、アルゴン雰囲気中で５００℃まで昇温し、６０時間保持した。
　焼成後、メノウ製乳鉢により粉砕し、参考例３および４のそれぞれの固体電解質材料を作製した。
（イオン伝導度の評価）
　上記の実施例１と同様の方法で、参考例３および４のそれぞれの伝導度測定セルを作製し、イオン伝導度の測定を実施した。
　上述の実施例１～３０および参考例１～４における各構成と各評価結果とが、表１に示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
＜考察＞
　参考例１および２のように、焼成温度が３００℃の場合においては、室温付近において、１０－７Ｓ／ｃｍオーダーの低いイオン伝導性を示す。参考例３および４のように、焼成時間が６０時間と長い場合では、１０－９～１０－８Ｓ／ｃｍの低いイオン伝導性を示す。これらに対して、実施例１～３０は、室温近傍において、１×１０－６Ｓ／ｃｍ以上の高いイオン伝導性を示すことがわかる。これは、焼成温度が３００℃の場合では、固相反応が不十分であるためと考えられる。また、焼成時間が６０時間と長い場合では、ハロゲン化物が揮発し、組成ずれ等が起こっている可能性があるためと考えられる。
　焼成温度が４８０～６００℃の範囲の場合に、より高いイオン伝導性を示す。これは、高い結晶性の固体電解質が実現できているためと考えられる。例えば、同じ原料混合比と焼成時間で比較すると、焼成温度が４５０℃である実施例４では、イオン伝導度が６．８×１０－６Ｓ／ｃｍであるのに対し、焼成温度が４８０℃である実施例５では、イオン伝導度は１．４×１０－４Ｓ／ｃｍである。また、焼成温度が６００℃である実施例９では、イオン伝導度が８．５×１０－５Ｓ／ｃｍであるのに対し、焼成温度が６５０℃である実施例１０では、イオン伝導度が４．０×１０－５Ｓ／ｃｍである。これは、ＬｉＣｌの融点よりも高い温度で焼成しているため、ＹＣｌ３との反応が完了する前に、ＬｉＣｌが分解していることに起因していると考えられる。
　以上により、本開示の製造方法により合成した固体電解質材料は、高いリチウムイオン伝導性を示すことがわかる。また、本開示の製造方法は、簡便な方法であり、工業的に生産性の高い方法である。
　本開示の製造方法は、例えば、固体電解質材料の製造方法として、利用されうる。また、本開示の製造方法により製造された固体電解質材料は、例えば、全固体リチウム二次電池などとして、利用されうる。
１００　固体電解質粉末
２００　加圧成形用ダイス
２０１　枠型
２０２　パンチ下部
２０３　パンチ上部

Claims (8)

  1. 　ＬｉＣｌとＹＣｌ３とが混合された材料である混合材料を、不活性ガス雰囲気下で、焼成する焼成工程、を包含し、
    　前記焼成工程においては、前記混合材料は、２００℃以上かつ６５０℃以下で、焼成される、ハロゲン化物の製造方法。
  2. 　前記焼成工程においては、前記混合材料は、４００℃以上かつ６５０℃以下で、焼成される、請求項１に記載の製造方法。
  3. 　前記焼成工程においては、前記混合材料は、４８０℃以上で、焼成される、請求項２に記載の製造方法。
  4. 　前記焼成工程においては、前記混合材料は、６００℃以下で、焼成される、請求項２または３に記載の製造方法。
  5. 　前記焼成工程においては、前記混合材料は、１時間以上かつ２４時間以下、焼成される、請求項１から４のいずれか１項に記載の製造方法。
  6. 　前記焼成工程においては、前記混合材料は、１０時間以下、焼成される、請求項５に記載の製造方法。
  7. 　前記混合材料は、さらに、ＭαＡβが混合された材料であり、
    　前記Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含み、
    　前記Ａは、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩからなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、
    　α＞０、かつ、β＞０、が満たされる、請求項１から６のいずれか１項に記載の製造方法。
  8. 　前記混合材料は、さらに、ＬｉＦとＹＦ３とのうちの少なくとも１種が混合された材料である、請求項１から７のいずれか１項に記載の製造方法。
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