WO2022264707A1 - 固体電解質材料およびそれを用いた電池 - Google Patents

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智康 横山
和秀 市川
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to solid electrolyte materials and batteries using the same.
  • Patent Document 1 describes solid electrolytes Li 8 N 2 Te, Li 7.75 N 1.75 Te 1.25 , Li 7.75 N 1.75 Se 1.25 and Li having an anion framework of MgCu 2 type structure. 8N2S , and Li7.75N1.75S1.25 .
  • the solid electrolyte material of the present disclosure is an ion-conducting species; an anion framework; including The ion-conducting species is at least one element selected from the group consisting of alkali metal elements and alkaline earth metal elements,
  • the anionic framework has a complex tetrahedral structure with no dihedral faces.
  • the present disclosure provides a new solid electrolyte material suitable for conducting ions.
  • FIG. 1A is a diagram showing the crystal structure of LiCl.
  • FIG. 1B is a diagram showing the tiling of an anionic polyhedron of LiCl.
  • FIG. 2A is a diagram showing the crystal structure of Li 6 PS 5 Cl.
  • FIG. 2B shows the tiling of the anionic polyhedron of Li 6 PS 5 Cl.
  • FIGS. 3A to 3K are diagrams showing examples of polyhedrons forming a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 4A is a diagram showing an MgCu-type crystal structure with respect to the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 1A is a diagram showing the crystal structure of LiCl.
  • FIG. 1B is a diagram showing the tiling of an anionic polyhedron of LiCl.
  • FIG. 2A is a diagram showing the crystal structure of Li 6 PS 5 Cl.
  • FIG. 2B shows the tiling of the anionic poly
  • FIG. 5C is a diagram showing tetrahedral tiling in an Al 2 Cu type crystal structure for the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 5D is a diagram showing the tetrahedral tiling in the AlB 2 type crystal structure for the crystal structure of a metallic material with a compound tetrahedral structure.
  • FIG. 5E is a diagram showing tetrahedral tiling in the ThSi 2 -type crystal structure for the crystal structure of a metal material that has a compound tetrahedral structure.
  • FIG. 5C is a diagram showing tetrahedral tiling in an Al 2 Cu type crystal structure for the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 5D is a diagram showing the tetrahedral tiling in the AlB 2 type crystal structure for the crystal structure of a metallic material with a
  • FIG. 5I is a diagram showing the tetrahedral tiling in the NbBe 3 -type crystal structure for the crystal structure of a metal material that has a compound tetrahedral structure.
  • FIG. 5J is a diagram showing tetrahedral tiling in the Ce 2 Ni 7 -type crystal structure for the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 5K is a diagram showing tetrahedral tiling in a Th 2 Zn 7 -type crystal structure for the crystal structure of a metal material that has a compound tetrahedral structure.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of a battery 1000 according to the second embodiment.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of a battery 1000 according to the second embodiment.
  • FIG. 7 shows a schematic diagram of a pressure forming die 300 used to evaluate the ionic conductivity of solid electrolyte materials.
  • 8 is a graph showing Cole-Cole plots obtained by impedance measurement of the solid electrolyte materials according to Example 1 and Comparative Example 1.
  • FIG. 9 is a graph showing the initial discharge characteristics of the battery according to Example 1.
  • FIG. 10 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 1 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 11 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 4 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 12 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 5 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 13 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 6 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 14 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 7 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 15 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 8 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 16 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 9 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 17 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 10 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 18 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 11 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 19 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 12 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 20 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 13 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 21 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 14 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 22 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 15 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 23 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 16 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 24 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 17 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 20 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 13 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 21 is a diagram showing the crystal structure of the solid electroly
  • FIG. 25 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 18 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 26 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 19 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 27 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 20 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 28 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 21 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 29 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 22 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 30 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 23 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 31 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 24 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 32 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 25 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 33 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 26 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 34 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 27 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 35 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 28 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 36 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 29 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 42 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 1 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 43 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 4 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 44 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 5 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 45 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 6 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 43 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 1 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 43 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electroly
  • FIG. 46 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions in the solid electrolyte material according to Example 7 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 47 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 8 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 48 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 9 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 49 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 10 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 49 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 10 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 50 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 11 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 51 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 12 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 52 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 13 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 53 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 14 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 51 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 12 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 52 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electroly
  • FIG. 54 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 15 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 55 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 16 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 56 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 17 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 57 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 18 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 19 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 15 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 55 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electro
  • FIG. 58 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 19 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 59 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 20 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 60 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 21 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 61 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 22 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 62 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 23 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 63 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 24 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 64 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 25 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 65 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 26 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 66 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 27 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 67 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 28 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 68 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 29 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 69 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 30 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 67 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 27 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 67 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li
  • FIG. 70 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 31 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 71 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 32 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 72 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Comparative Example 1 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 73 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Comparative Example 3 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 74 is a graph showing an X-ray diffraction pattern of the solid electrolyte material according to Example 1.
  • FIG. 74 is a graph showing an X-ray diffraction pattern of the solid electrolyte material according to Example 1.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment includes an ion-conducting species and an anion framework.
  • the ion-conducting species is at least one element selected from the group consisting of alkali metal elements and alkaline earth metal elements.
  • the anionic framework has a complex tetrahedral structure with no dihedral faces.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment is a solid electrolyte material suitable for improving ionic conductivity.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment has, for example, high lithium ion conductivity. Therefore, the solid electrolyte material according to the first embodiment can be used to obtain a battery with excellent charge/discharge characteristics.
  • An example of such a battery is an all-solid secondary battery.
  • an example of high lithium ion conductivity is, for example, 7 ⁇ 10 ⁇ 5 S/cm or more at around room temperature (eg, 25° C.).
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment can have an ionic conductivity of, for example, 7 ⁇ 10 ⁇ 5 S/cm or more.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment can be used to obtain batteries with excellent charge/discharge characteristics.
  • An example of such a battery is an all solid state battery.
  • the all-solid battery may be a primary battery or a secondary battery.
  • An anion framework is a crystal structure composed of anions, for example, anions.
  • an anion framework is, for example, in an ionic crystal, a crystal structure consisting of negatively charged ions (ie, anions) with the positively charged ions (ie, cations) removed.
  • the anionic framework of Li 6 PS 5 Cl is a crystal structure consisting of the anions S 2 ⁇ and Cl ⁇ with the cations Li + and P 5+ removed.
  • XPS measurements can be used to evaluate whether the elements that make up the solid electrolyte material are anions or cations. If the binding energy obtained by XPS measurement is smaller than that of a single metal, the element is negatively charged and can be determined as an anion. Conversely, if the binding energy is greater than that of a single metal, the element is positively charged and can be considered a cation.
  • the binding energy of the 2p orbital of P in InP, in which P is an anion is 128.9 eV, which is smaller than the binding energy of the 2p orbital of elemental P, 130.1 eV.
  • the binding energy of the 2p orbital of P in P 4 O 10 in which P is a cation, is 135.5 eV, which is larger than the binding energy of simple P.
  • a compound tetrahedral structure is a structure in which atoms are located at the vertex positions of a tetrahedron that is almost a regular tetrahedron, and the tetrahedron is filled (that is, tiled). If the interstitial sites obtained by barycentric Voronoi division for atoms in a certain crystal structure are tetrahedral sites, that is, four-coordinated sites, and the proportion of tetrahedral sites among all interstitial sites is 85% or more, It can be determined as a compound tetrahedral structure. Note that the centroid Voronoi division can be evaluated by using the TopographyAnalyzer class of pymatgen, which is a library of the programming language python, or the like.
  • the solid electrolyte material can lower the activation energy of ion diffusion and exhibit high ion conductivity.
  • site energy When ions at one site diffuse to adjacent sites, if there is a difference in the potential (site energy) that the ions feel, the ions cannot diffuse continuously.
  • FIG. 1A is a diagram showing the crystal structure of LiCl
  • FIG. 1B is a diagram showing the tiling of an anionic polyhedron of LiCl.
  • FIG. 2A is a diagram showing the crystal structure of Li 6 PS 5 Cl
  • FIGS. 1A and 1B are diagram showing the tiling of an anionic polyhedron of Li 6 PS 5 Cl.
  • an anionic polyhedron of Li 6 PS 5 Cl For example, in the case of a structure in which a Cl ⁇ tetrahedron and a Cl ⁇ octahedron share a plane, such as LiCl, in which the anion framework has a face-centered cubic lattice structure (that is, fcc structure) (see FIGS. 1A and 1B) , Li ions at the tetrahedral site and Li ions at the octahedral site have different coordination environments.
  • FIGS. 3A to 3K are diagrams showing examples of polyhedrons forming a composite tetrahedral structure.
  • the polyhedron Z in FIG. 3A is a polyhedron with 14 faces and a point group D 3h .
  • the polyhedron Y in FIG. 3B is a polyhedron with 16 faces and D 4 point groups.
  • the polyhedron X in FIG. 3(c) is a polyhedron with 20 faces and a point group of D 3d .
  • a polyhedron W in FIG. 3(d) has 20 faces and a point group D 2h .
  • a polyhedron V in FIG. 3(e) has 22 faces and a point group of C 2v .
  • a polyhedron Q in FIG. 3(g) is a polyhedron having 26 faces and a point group of C 2v .
  • a polyhedron P in FIG. 3(h) has 28 faces and a point group Td .
  • the polyhedron O in FIG. 3(i) is a polyhedron with 30 faces and a point group of C 2v .
  • a polyhedron N in FIG. 3( j ) is a polyhedron having 36 faces and a point group Th.
  • a polyhedron M in FIG. 3(k) has 36 faces and a point group of D 2d .
  • FIG. 4A is a diagram showing an MgCu-type crystal structure with respect to the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 4B is a diagram showing a Zr 4 Al 3 -type structure for the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 4C is a diagram showing an Al 2 Cu type structure for the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 4D is a diagram showing an AlB 2 type structure for the crystal structure of a metal material that has a compound tetrahedral structure.
  • FIG. 4A is a diagram showing an MgCu-type crystal structure with respect to the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 4B is a diagram showing a Zr 4 Al 3 -type structure for the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 4E is a diagram showing a ThSi 2 -type structure for the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 4F is a diagram showing a CrB type structure with respect to the crystal structure of a metal material having a compound tetrahedral structure.
  • FIG. 4G is a diagram showing an FeB type structure for the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 4H is a diagram showing a CaCu 5 -type structure for the crystal structure of a metal material having a compound tetrahedral structure.
  • FIG. 5A is a diagram showing tetrahedral tiling in an MgCu-type crystal structure, with respect to the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 5B is a diagram showing tetrahedral tiling in the Zr 4 Al 3 -type crystal structure, with respect to the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 5C is a diagram showing tetrahedral tiling in an Al 2 Cu type crystal structure for the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 5A is a diagram showing tetrahedral tiling in an MgCu-type crystal structure, with respect to the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 5B is a diagram showing tetrahedral tiling in the Zr 4 Al 3 -type crystal
  • 5G is a diagram showing tetrahedral tiling in the FeB-type crystal structure for the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 5H is a diagram showing tetrahedral tiling in the CaCu 5 -type crystal structure for the crystal structure of a metal material that has a compound tetrahedral structure.
  • FIG. 5I is a diagram showing the tetrahedral tiling in the NbBe 3 -type crystal structure for the crystal structure of a metal material that has a compound tetrahedral structure.
  • FIG. 5J is a diagram showing tetrahedral tiling in the Ce 2 Ni 7 -type crystal structure for the crystal structure of a metal material having a composite tetrahedral structure.
  • FIG. 5K is a diagram showing tetrahedral tiling in a Th 2 Zn 7 -type crystal structure for the crystal structure of a metal material that has a compound tetrahedral structure.
  • the composition of MgCu 2 in the parent structure of the anion framework does not match the composition of the anion.
  • MgCu 2 has a Mg:Cu ratio of 1:2
  • Li 6 PS 5 Cl has a S:Cl ratio of 5:1.
  • Li 6 PS 5 Cl is composed of 28 planes in which 0 Cl atoms and 16 S atoms are coordinated around Cl atoms. In addition, all have the same symmetry.
  • the composition ratio of the metal material that forms the parent structure of the anion framework does not necessarily match the composition ratio of the anions.
  • Li 6 PS 5 Cl which has a MgCu 2 -type structure
  • the MgCu type 2 structure consists of an icosocahedron with a symmetry belonging to the point group Td centered on the Mg atom (that is, the polyhedron P shown in FIG. 3(h)) and a point group D 3d centered on the Cu atom. It consists of two compound tetrahedrons of the icosahedron with symmetry belonging to (ie polyhedron X shown in FIG. 3(c)).
  • the composite tetrahedra of these polyhedra P and polyhedra X have symmetry planes of the dihedral planes, as represented by the d symbol in the point group.
  • a dihedral surface is a plane of symmetry that bisects an axis that contains and is perpendicular to the principal axis of rotation. Having a dihedral surface means having three-dimensional isotropic symmetry.
  • a crystal structure having two faces is sometimes called a crystal structure having inversion symmetry, for example. If the anion framework consists only of compound tetrahedra with dihedral faces, such as the MgCu2 - type structure, the ion-conducting species diffuse isotropically in three dimensions. However, ion-conducting species diffuse more easily in a two-dimensional or one-dimensional conduction path than in a three-dimensional conduction path, and are thought to exhibit higher ion conductivity.
  • the anion framework having a compound tetrahedral structure without dihedral faces is suitable for improving the ionic conductivity of solid electrolyte materials.
  • at least one composite tetrahedral structure having no dihedral faces is sufficient.
  • crystal structures containing compound tetrahedral structures without dihedral faces include Zr4Al3-type structure, Al2Cu - type structure, AlB2 - type structure, ThSi2 - type structure, CrB-type structure, FeB-type structure, CaCu 5 -type structure, NbBe 3 -type structure, Ce 2 Ni 7 -type structure, or Th 2 Zn 7 -type structure. Therefore, when the anion framework has these crystal structures, the solid electrolyte material can exhibit high ionic conductivity.
  • the anion framework in the solid electrolyte material according to the first embodiment is, for example, a Zr 4 Al 3 -type structure, an Al 2 Cu-type structure, an AlB 2 -type structure, a ThSi 2 -type structure, a CrB type structure, FeB type structure, CaCu 5 type structure, NbBe 3 type structure, Ce 2 Ni 7 type structure, or Th 2 Zn 7 type structure.
  • the composite tetrahedral structure is I h , Oh , T h , C s , C i , C 1 , It may have a structure belonging to at least one point group selected from the group consisting of S2n , Dnh , Dn, Cnh, Cnv , and Cn .
  • the composite tetrahedral structure consists of T h , C 2v , D 2h , D 3h and D 4 It may have a structure belonging to at least one point group selected from the group. Note that n in the above point group is an integer.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may contain elements that are unavoidably mixed. Examples of such elements are hydrogen, nitrogen or oxygen. Such elements can be present in the raw powder of the solid electrolyte material or in the atmosphere for manufacturing or storing the solid electrolyte material. Elements that are unavoidably mixed in the solid electrolyte material according to the first embodiment are, for example, 1 mol % or less.
  • the ion-conducting species may contain lithium in order to increase the ion conductivity.
  • the ion-conducting species may be lithium.
  • solid electrolyte material according to the first embodiment will be described for each crystal structure of the anion framework, taking as an example the case where the ion-conducting species contains lithium.
  • the anion framework may have a Zr4Al3 type structure.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a Zr 4 Al 3 type structure and is represented by the following compositional formula (2).
  • Li6x+zX6Z ( 2)
  • X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X;
  • z represents the absolute value of the valence of Z;
  • composition formula (2) for example, X may be Te and Z may be N.
  • formula (2) is represented by the composition formula: Li 15 Te 6 N.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a Zr 4 Al 3 type structure and is represented by the following compositional formula (3).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a Zr 4 Al 3 type structure and is represented by the following compositional formula (4).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • composition formula (4) for example, X is at least one selected from the group consisting of O, Se, and S, Z is at least one selected from the group consisting of Cl and I, and A may be at least one selected from the group consisting of Pb, Al, and In.
  • formula (4) is represented by a composition formula: Li 6 Pb 2 X 3 Z 4 , Li 4 Al 2 X 3 Z 4 , or Li 4 In 2 X 3 Z 4 .
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a Zr 4 Al 3 type structure and is represented by the following compositional formula (5).
  • Li 6x+za AX 6 Z (5) A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a Zr 4 Al 3 type structure and is represented by the following compositional formula (6).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • compositional formulas (1a) to (6a) X, Z, A, x, z, and a are the same as in compositional formulas (1) to (6), respectively.
  • MA 3x+4z X 3 Z 4 (1a) MA 6x+z X 6 Z (2a) MA 3x+4z-a AX 3 Z 4 (3a) MA 3x+4z-2a A 2 X 3 Z 4 (4a) MA 6x+z ⁇ a AX 6 Z (5a) MA 6x+z ⁇ 2a A 2 X 6 Z (6a)
  • the ion-conducting species may be an alkaline earth metal element.
  • an alkaline earth metal element contained as an ion-conducting species is represented by "MB”
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment is represented by one of the following compositional formulas (1b) to (6b). good too.
  • the composition ratio of MB is determined from the total amount of substances of all alkaline earth metal elements when a plurality of alkaline earth metal elements are included.
  • composition formulas (1b) to (6b) X, Z, A, x, z, and a are the same as those in composition formulas (1) to (6).
  • the anion framework may have an Al 2 Cu type structure.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has an Al 2 Cu type structure and is represented by the following compositional formula (7).
  • Li2x+zX2Z ( 7) where, in composition formula (7), X and Z are anions. X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements. x represents the absolute value of the valence of X; z represents the absolute value of the valence of Z;
  • composition formula (7) X may be at least one selected from the group consisting of Se and Te, and Z may be N.
  • the formula ( 7 ) is represented by the composition formula: Li7X2N .
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has an Al 2 Cu type structure and is represented by the following compositional formula (8).
  • Li3x+zX3Z ( 8) where, in compositional formula (8), X and Z are anions. X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X;
  • z represents the absolute value of the valence of Z;
  • composition formula (8) X may be Te and Z may be N.
  • formula (8) is represented by the composition formula: Li 9 Te 3 N.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has an Al 2 Cu type structure and is represented by the following compositional formula (9).
  • X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X;
  • z represents the absolute value of the valence of Z;
  • composition formula (9) X may be Te and Z may be N.
  • the formula ( 9 ) is represented by the composition formula: Li23Te7N3 .
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has an Al 2 Cu type structure and is represented by the following compositional formula (10).
  • Li5x+zX5Z ( 10) where, in compositional formula (10), X and Z are anions. X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X;
  • z represents the absolute value of the valence of Z;
  • composition formula (10) is at least one selected from the group consisting of Br and I, and Z may be N.
  • formula (10) is represented by the composition formula: Li 8 X 5 N.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has an Al 2 Cu type structure and is represented by the following compositional formula (11).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • composition formula (11) for example, X is at least one selected from the group consisting of S and Se, Z is F, and A is at least one selected from the group consisting of Zn and Mg There may be.
  • formula (11) is represented by the composition formula: Li 3 A 2 X 2 F.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has an Al 2 Cu type structure and is represented by the following compositional formula (12).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has an Al 2 Cu type structure and is represented by the following compositional formula (14).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • composition formulas (7) to (14) in which the ion-conducting species is lithium are illustrated, but the ion-conducting species in the case where the anion framework has an Al 2 Cu type structure is lithium.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be represented by any one of the following compositional formulas (7a) to (14a).
  • the composition ratio of MA is obtained from the total amount of substances of all alkali metal elements when a plurality of alkali metal elements are contained as ion-conducting species.
  • compositional formulas (7b) to (14b) X, Z, A, x, z, and a are the same as in compositional formulas (7) to (14), respectively.
  • the anion framework may have an AlB 2 type structure.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has an AlB 2 type structure and is represented by the following compositional formula (16).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has an AlB 2 type structure and is represented by the following compositional formula (17). Li 2x+4z ⁇ a AX 2 Z 4 (17)
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • composition formulas (15) to (17) the composition formula when the ion-conducting species is lithium is illustrated, but the ion-conducting species when the anion framework has an AlB 2 type structure is limited to lithium. not.
  • an alkali metal element contained as an ion-conducting species is represented as "MA”
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be represented by the following compositional formulas (15a) to (17a).
  • the composition ratio of MA is obtained from the total amount of substances of all alkali metal elements when a plurality of alkali metal elements are contained as ion-conducting species.
  • the ion-conducting species when the anion framework has an AlB 2 -type structure may be an alkaline earth metal element.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be represented by the following compositional formulas (15b) to (17b).
  • the composition ratio of MB is obtained from the total amount of substances of all alkaline earth metal elements when a plurality of alkaline earth metal elements are included.
  • compositional formulas (15b) to (17b) X, Z, A, x, z, and a are the same as in compositional formulas (15) to (17), respectively.
  • MB (x+2z)/2 XZ 2 (15b) MB (x+2z ⁇ a)/2 AXZ 2 (16b) MB (2x+4z ⁇ a)/2 AX 2 Z 4 (17b)
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a ThSi 2 type structure and is represented by the following compositional formula (18).
  • X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X;
  • z represents the absolute value of the valence of Z;
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a ThSi 2 type structure and is represented by the following compositional formula (19).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a ThSi 2 type structure and is represented by the following compositional formula (20).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • compositional formulas (18a) to (20a) X, Z, A, x, z, and a are the same as in compositional formulas (18) to (20), respectively.
  • MA x+2z XZ 2 (18a) MA x+2z ⁇ a AXZ 2 (19a)
  • the ion-conducting species may be an alkaline earth metal element.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be represented by the following compositional formulas (18b) to (20b).
  • the composition ratio of MB is obtained from the total amount of substances of all alkaline earth metal elements when a plurality of alkaline earth metal elements are included.
  • composition formulas (18b) to (20b) X, Z, A, x, z, and a are the same as those in composition formulas (18) to (20).
  • MB (x+2z)/2 XZ 2 (18b) MB (x+2z ⁇ a)/2 AXZ 2 (19b) MB (2x+4z ⁇ a)/2 AX 2 Z 4 (20b)
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a CrB type structure and is represented by the following compositional formula (21).
  • Lix + zXZ (21) Lix + zXZ (21)
  • X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X;
  • z represents the absolute value of the valence of Z;
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a CrB type structure and is represented by the following compositional formula (23). Li 2x+2z ⁇ a AX 2 Z 2 (23)
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • composition formulas (21a) to (23a) X, Z, A, x, z, and a are the same as in composition formulas (21) to (23), respectively.
  • MA x+z XZ (21a) MA x+z ⁇ a AXZ (22a)
  • the ion-conducting species may be an alkaline earth metal element.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be represented by the following compositional formulas (21b) to (23b).
  • the composition ratio of MB is obtained from the total amount of substances of all alkaline earth metal elements when a plurality of alkaline earth metal elements are included.
  • compositional formulas (21b) to (23b) X, Z, A, x, z, and a are the same as in compositional formulas (21) to (23), respectively.
  • MA (x+z)/ 2XZ (21b) MA (x+z ⁇ a)/2 AXZ (22b) MB (2x+2z ⁇ a)/2 AX 2 Z 2 (23b)
  • the anion framework may have a FeB type structure.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has an FeB type structure and is represented by the following compositional formula (24).
  • X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X;
  • z represents the absolute value of the valence of Z;
  • composition formula (25) for example, X is at least one selected from the group consisting of S and Se, Z is at least one selected from the group consisting of N and Te, and A is Ca There may be.
  • the formula (25) is represented by the composition formula: Li 3 CaXZ.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has an FeB type structure and is represented by the following compositional formula (26).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • composition formulas (24) to (26) the composition formula when the ion-conducting species is lithium is illustrated, but the ion-conducting species when the anion framework has an FeB type structure is not limited to lithium.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be represented by any one of the following compositional formulas (24a) to (26a).
  • the composition ratio of MA is obtained from the total amount of substances of all alkali metal elements when a plurality of alkali metal elements are contained as ion-conducting species.
  • the ion-conducting species may be an alkaline earth metal element.
  • an alkaline earth metal element contained as an ion-conducting species is represented by "MB”
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment is represented by one of the following compositional formulas (24b) to (26b). good too.
  • the composition ratio of MB is obtained from the total amount of substances of all alkaline earth metal elements when a plurality of alkaline earth metal elements are included.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a CaCu 5 -type structure and is represented by the following compositional formula (27).
  • Li x+5z XZ 5 (27)
  • X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X;
  • z represents the absolute value of the valence of Z;
  • composition formula (27) X is at least one selected from the group consisting of Te and I, and Z is at least one selected from the group consisting of Br, N, P, and As. good.
  • the formula ( 27) is represented by the composition formula: Li7XZ5 or Li16XZ5 .
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a CaCu 5 -type structure and is represented by the following compositional formula (28).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a CaCu 5 -type structure and is represented by the following compositional formula (29).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • composition formulas (27) to (29) the composition formulas when the ion-conducting species is lithium are illustrated, but when the anion framework has a CaCu 5 -type structure, the ion-conducting species is limited to lithium. not.
  • an alkali metal element contained as an ion-conducting species is represented as "MA”
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be represented by the following compositional formulas (27a) to (29a).
  • the composition ratio of MA is obtained from the total amount of substances of all alkali metal elements when a plurality of alkali metal elements are contained as ion-conducting species.
  • composition formulas (27a) to (29a) X, Z, A, x, z, and a are the same as in composition formulas (27) to (29), respectively.
  • MA x+5z XZ 5 (27a) MA x+5z-a AXZ 5 (28a)
  • the ion-conducting species when the anion framework has a CaCu 5 -type structure may be an alkaline earth metal element.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be represented by the following compositional formulas (27b) to (29b).
  • the composition ratio of MB is obtained from the total amount of substances of all alkaline earth metal elements when a plurality of alkaline earth metal elements are included.
  • compositional formulas (27b) to (29b) X, Z, A, x, z, and a are the same as in compositional formulas (27) to (29), respectively.
  • MB (x+5z)/2 XZ 5 (27b) MB (x+5z ⁇ a)/2 AXZ 5 (28b) MB (2x+10z ⁇ a)/2AX 2Z 10 ( 29b)
  • the anion framework may have a NbBe3 - type structure.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a NbBe3 - type structure and is represented by the following compositional formula (30).
  • X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X;
  • z represents the absolute value of the valence of Z;
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a NbBe3 - type structure and is represented by the following compositional formula (31). Li x+3z ⁇ a AXZ 3 (31)
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • X is at least one selected from the group consisting of Se, Te, S, and I
  • Z is at least one selected from the group consisting of N and P
  • A may be at least one selected from the group consisting of Zn, Mg, Si, Ge, Sn, Ga, In, and Al.
  • the formula ( 32 ) is represented by the composition formula : Li29A2X3Z9 , Li27A2X3Z9 , Li25A2X3Z9 , or Li24A2X3Z9 . be done.
  • composition formulas (30) to (32) the composition formula when the ion-conducting species is lithium is illustrated, but the ion-conducting species when the anion framework has the NbBe 3 -type structure is limited to lithium. not.
  • an alkali metal element contained as an ion-conducting species is represented as "MA”
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be represented by any one of the following compositional formulas (30a) to (32a).
  • the composition ratio of MA is obtained from the total amount of substances of all alkali metal elements when a plurality of alkali metal elements are contained as ion-conducting species.
  • compositional formulas (30a) to (32a) X, Z, A, x, z, and a are the same as in compositional formulas (30) to (32), respectively.
  • MA x+3z XZ 3 (30a) MA x+3z-a AXZ 3 (31a) MA 3x+9z-2a A 2 X 3 Z 9 (32a)
  • compositional formulas (30b) to (32b) X, Z, A, x, z, and a are the same as in compositional formulas (30) to (32), respectively.
  • MB (x+3z)/2 XZ 3 (30b) MB (x+3z ⁇ a)/2 AXZ 3 (31b) MB (3x+9z ⁇ 2a)/2 A 2 X 3 Z 9 (32b)
  • the anion framework may have a Ce2Ni7 type structure.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a Ce 2 Ni 7 type structure and is represented by the following compositional formula (33).
  • Li2x +7zX2Z7 33
  • X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X;
  • z represents the absolute value of the valence of Z;
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a Ce 2 Ni 7 type structure and is represented by the following compositional formula (34).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a Ce 2 Ni 7 type structure and is represented by the following compositional formula (35).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements, and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • composition formulas (33) to (35) the composition formulas when the ion-conducting species is lithium are illustrated, but when the anion framework has a Ce Ni 7 - type structure, the ion-conducting species is lithium is not limited to
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be represented by the following compositional formulas (33a) to (35a).
  • the composition ratio of MA is obtained from the total amount of substances of all alkali metal elements when a plurality of alkali metal elements are included as ion-conducting species.
  • compositional formulas (33a) to (35a) X, Z, A, x, z, and a are the same as in compositional formulas (33) to (35), respectively.
  • MA 2x+7z X 2 Z 7 (33a) MA 2x+7z-a AX 2 Z 7 (34a)
  • the ion-conducting species may be an alkaline earth metal element.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be represented by the following compositional formulas (33b) to (35b).
  • the composition ratio of MB is obtained from the total amount of substances of all alkaline earth metal elements when a plurality of alkaline earth metal elements are included.
  • compositional formulas (33b) to (35b) X, Z, A, x, z, and a are the same as in compositional formulas (33) to (35), respectively.
  • MB (2x+7z)/2X2Z7 ( 33b ) MB (2x+7z ⁇ a)/2 AX 2 Z 7 (34b) MB ( 4x +14z ⁇ a)/2 AX 4Z 14 (35b)
  • the anion framework may have a Th2Zn7 type structure.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a Th 2 Zn 7 type structure and is represented by the following compositional formula (36).
  • Li2x +7zX2Z7 ( 36)
  • X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X;
  • z represents the absolute value of the valence of Z;
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a Th 2 Zn 7 type structure and is represented by the following compositional formula (37).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material in which the anion framework has a Th 2 Zn 7 type structure and is represented by the following compositional formula (38).
  • A is a cation and X and Z are anions.
  • X and Z are each independently at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements, Group 15 elements, Group 16 elements and Group 17 elements.
  • A is at least one selected from the group consisting of alkali metal elements other than Li, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Group 13 elements, Group 14 elements, Group 15 elements, and Group 16 elements.
  • x represents the absolute value of the valence of X
  • z represents the absolute value of the valence of Z
  • a represents the absolute value of the valence of A;
  • composition formulas (36) to (38) the composition formulas when the ion-conducting species is lithium are illustrated, but when the anion framework has a Th 2 Zn 7 -type structure, the ion-conducting species is lithium is not limited to
  • an alkali metal element contained as an ion-conducting species is represented as "MA”
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be represented by the following compositional formulas (36a) to (38a).
  • the composition ratio of MA is obtained from the total amount of substances of all alkali metal elements when a plurality of alkali metal elements are contained as ion-conducting species.
  • compositional formulas (36a) to (38a) X, Z, A, x, z, and a are the same as in compositional formulas (36) to (38), respectively.
  • MA 2x+7z X 2 Z 7 (36a) MA 2x+7z-a AX 2 Z 7 (37a)
  • the ion-conducting species may be an alkaline earth metal element.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be represented by the following compositional formulas (36b) to (38b).
  • the composition ratio of MB can be obtained from the total amount of substances of all alkaline earth metal elements when a plurality of alkaline earth metal elements are included.
  • compositional formulas (36b) to (38b) X, Z, A, x, z, and a are the same as in compositional formulas (36) to (38), respectively.
  • MB (2x+7z)/2X2Z7 ( 36b ) MB (2x+7z ⁇ a)/2 AX 2 Z 7 (37b)
  • the shape of the solid electrolyte material according to the first embodiment is not limited. Examples of such shapes are acicular, spherical, or ellipsoidal.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be particles.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may have the shape of pellets or plates.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment when the shape of the solid electrolyte material according to the first embodiment is particulate (eg, spherical), the solid electrolyte material according to the first embodiment may have a median diameter of 0.1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. Alternatively, it may have a median diameter of 0.5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. Thereby, the solid electrolyte material according to the first embodiment and other materials can be well dispersed.
  • the median diameter of particles means the particle diameter at which the cumulative deposition is 50% in the volume-based particle size distribution.
  • the volume-based particle size distribution is measured by, for example, a laser diffraction measurement device or an image analysis device.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment is produced, for example, by the following method.
  • the Li3N raw powder and the Li2Te raw powder are mixed in a Li3N :Li2Te molar ratio of approximately 1: 2 . be.
  • the raw powders may be mixed in pre-adjusted molar ratios to compensate for possible compositional variations in the synthesis process.
  • lithium metal sulfur, selenium, or tellurium metal may be used.
  • a mixture of raw material powders is mechanochemically reacted with each other in a mixing device such as a planetary ball mill to obtain a reactant. That is, the raw material powders are reacted with each other using the method of mechanochemical milling.
  • the reactants may be fired in vacuum or in an inert atmosphere. Alternatively, a mixture of raw material powders may be fired in vacuum or in an inert atmosphere to obtain a reactant.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment is obtained.
  • composition of the solid electrolyte material can be determined, for example, by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
  • a battery according to the second embodiment includes a positive electrode, an electrolyte layer, and a negative electrode.
  • An electrolyte layer is disposed between the positive and negative electrodes.
  • At least one selected from the group consisting of the positive electrode, the electrolyte layer, and the negative electrode contains the solid electrolyte material according to the first embodiment.
  • the battery according to the second embodiment contains the solid electrolyte material according to the first embodiment, it has excellent charge/discharge characteristics.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of the battery 1000 according to the second embodiment.
  • a battery 1000 includes a positive electrode 201 , an electrolyte layer 202 and a negative electrode 203 .
  • Electrolyte layer 202 is provided between positive electrode 201 and negative electrode 203 .
  • the positive electrode 201 contains positive electrode active material particles 204 and solid electrolyte particles 100 .
  • the negative electrode 203 contains negative electrode active material particles 205 and solid electrolyte particles 100 .
  • the solid electrolyte particles 100 are particles containing the solid electrolyte material according to the first embodiment.
  • the solid electrolyte particles 100 may be particles containing the solid electrolyte material according to the first embodiment as a main component.
  • a particle containing the solid electrolyte material according to the first embodiment as a main component means a particle in which the component contained in the largest molar ratio is the solid electrolyte material according to the first embodiment.
  • the solid electrolyte particles 100 may be particles made of the solid electrolyte material according to the first embodiment.
  • the positive electrode 201 contains a material capable of intercalating and deintercalating metal ions such as lithium ions.
  • the material is, for example, a positive electrode active material (eg, positive electrode active material particles 204).
  • positive electrode active materials are lithium-containing transition metal oxides, transition metal fluorides, polyanion materials, fluorinated polyanion materials, transition metal sulfides, transition metal oxyfluorides, transition metal oxysulfides, or transition metal oxynitrides.
  • lithium-containing transition metal oxides are Li(Ni,Co,Mn) O2 , Li(Ni,Co,Al) O2 or LiCoO2 .
  • (A, B, C) means "at least one selected from the group consisting of A, B, and C.”
  • the positive electrode active material particles 204 may have a median diameter of 0.1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. When positive electrode active material particles 204 have a median diameter of 0.1 ⁇ m or more, positive electrode active material particles 204 and solid electrolyte particles 100 can be well dispersed in positive electrode 201 . Thereby, the charge/discharge characteristics of the battery 1000 are improved. When the positive electrode active material particles 204 have a median diameter of 100 ⁇ m or less, the diffusion rate of lithium in the positive electrode active material particles 204 is improved. This allows battery 1000 to operate at high output.
  • the positive electrode active material particles 204 may have a larger median diameter than the solid electrolyte particles 100 . Thereby, the positive electrode active material particles 204 and the solid electrolyte particles 100 can be well dispersed.
  • the ratio of the volume of positive electrode active material particles 204 to the sum of the volume of positive electrode active material particles 204 and the volume of solid electrolyte particles 100 is 0.30 or more and 0 0.95 or less.
  • the positive electrode 201 may have a thickness of 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m.
  • the electrolyte layer 202 contains an electrolyte material.
  • the electrolyte material is, for example, a solid electrolyte material.
  • the electrolyte layer 202 may be a solid electrolyte layer.
  • the electrolyte layer 202 may contain the solid electrolyte material according to the first embodiment.
  • the electrolyte layer 202 may contain 50% by mass or more of the solid electrolyte material according to the first embodiment.
  • the electrolyte layer 202 may contain 70% by mass or more of the solid electrolyte material according to the first embodiment.
  • the electrolyte layer 202 may contain 90% by mass or more of the solid electrolyte material according to the first embodiment.
  • the electrolyte layer 202 may consist only of the solid electrolyte material according to the first embodiment.
  • the electrolyte layer 202 may contain not only the first solid electrolyte material but also the second solid electrolyte material. In the electrolyte layer 202, the first solid electrolyte material and the second solid electrolyte material may be uniformly dispersed. A layer made of the first solid electrolyte material and a layer made of the second solid electrolyte material may be stacked along the stacking direction of battery 1000 .
  • the electrolyte layer 202 may consist only of the second solid electrolyte material.
  • the electrolyte layer 202 may have a thickness of 1 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less. When the electrolyte layer 202 has a thickness of 1 ⁇ m or more, the short circuit between the positive electrode 201 and the negative electrode 203 is less likely to occur. If the electrolyte layer 202 has a thickness of 1000 ⁇ m or less, the battery 1000 can operate at high power.
  • the negative electrode 203 contains a material capable of intercalating and deintercalating metal ions such as lithium ions.
  • the material is, for example, a negative electrode active material (eg, negative electrode active material particles 205).
  • Examples of negative electrode active materials are metal materials, carbon materials, oxides, nitrides, tin compounds, or silicon compounds.
  • the metallic material may be a single metal or an alloy.
  • Examples of metallic materials are lithium metal or lithium alloys.
  • Examples of carbon materials are natural graphite, coke, ungraphitized carbon, carbon fibers, spherical carbon, artificial graphite, or amorphous carbon. From the viewpoint of capacity density, suitable examples of negative electrode active materials are silicon (ie, Si), tin (ie, Sn), silicon compounds, or tin compounds.
  • the negative electrode active material particles 205 may have a larger median diameter than the solid electrolyte particles 100 . Thereby, the negative electrode active material particles 205 and the solid electrolyte particles 100 can be well dispersed.
  • the ratio of the volume of the negative electrode active material particles 205 to the total volume of the negative electrode active material particles 205 and the volume of the solid electrolyte particles 100 is 0.30 or more and 0 0.95 or less.
  • the negative electrode 203 may have a thickness of 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • At least one selected from the group consisting of positive electrode 201, electrolyte layer 202, and negative electrode 203 contains a second solid electrolyte material for the purpose of enhancing ion conductivity, chemical stability, and electrochemical stability. may be
  • the second solid electrolyte material may be a halide solid electrolyte.
  • halide solid electrolytes are Li 2 MgX′ 4 , Li 2 FeX′ 4 , Li(Al,Ga,In)X′ 4 or Li 3 (Al,Ga,In)X′ 6 .
  • X' is at least one selected from the group consisting of F, Cl, Br and I.
  • halide solid electrolyte is the compound represented by Li p Me q Y r Z 6 .
  • Me is at least one element selected from the group consisting of metal elements other than Li and Y and metalloid elements.
  • the value of m' represents the valence of Me.
  • Semimetallic elements are B, Si, Ge, As, Sb, and Te.
  • Metallic elements are all elements contained in Groups 1 to 12 of the periodic table (excluding hydrogen), and all elements contained in Groups 13 to 16 of the periodic table (however, B , Si, Ge, As, Sb, Te, C, N, P, O, S, and Se).
  • the second solid electrolyte material may be a sulfide solid electrolyte.
  • Examples of sulfide solid electrolytes are Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S—SiS 2 , Li 2 S—B 2 S 3 , Li 2 S—GeS 2 , Li 3.25 Ge 0.25 P 0 .75 S 4 , or Li 10 GeP 2 S 12 .
  • the second solid electrolyte material may be an oxide solid electrolyte.
  • the second solid electrolyte material may be an organic polymer solid electrolyte.
  • organic polymer solid electrolytes are polymeric compounds and lithium salt compounds.
  • the polymer compound may have an ethylene oxide structure. Since a polymer compound having an ethylene oxide structure can contain a large amount of lithium salt, the ionic conductivity can be further increased.
  • lithium salts are LiPF6 , LiBF4 , LiSbF6 , LiAsF6 , LiSO3CF3, LiN(SO2CF3)2 , LiN ( SO2C2F5 ) 2 , LiN ( SO2CF3 ). ( SO2C4F9 ) , or LiC ( SO2CF3 ) 3 .
  • One lithium salt selected from these may be used alone. Alternatively, a mixture of two or more lithium salts selected from these may be used.
  • At least one selected from the group consisting of the positive electrode 201, the electrolyte layer 202, and the negative electrode 203 is composed of a non-aqueous electrolyte liquid, a gel electrolyte, or an ion electrolyte for the purpose of facilitating the transfer of lithium ions and improving the output characteristics of the battery. It may contain liquids.
  • the non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and a lithium salt dissolved in the non-aqueous solvent.
  • non-aqueous solvents examples include cyclic carbonate solvents, chain carbonate solvents, cyclic ether solvents, chain ether solvents, cyclic ester solvents, chain ester solvents, or fluorine solvents.
  • cyclic carbonate solvents are ethylene carbonate, propylene carbonate, or butylene carbonate.
  • linear carbonate solvents are dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, or diethyl carbonate.
  • examples of cyclic ether solvents are tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, or 1,3-dioxolane.
  • linear ether solvents are 1,2-dimethoxyethane or 1,2-diethoxyethane.
  • An example of a cyclic ester solvent is ⁇ -butyrolactone.
  • An example of a linear ester solvent is methyl acetate.
  • fluorosolvents are fluoroethylene carbonate, methyl fluoropropionate, fluorobenzene, fluoroethyl methyl carbonate, or fluorodimethylene carbonate.
  • One non-aqueous solvent selected from these may be used alone. Alternatively, a mixture of two or more non-aqueous solvents selected from these may be used.
  • lithium salts are LiPF6 , LiBF4 , LiSbF6 , LiAsF6 , LiSO3CF3, LiN(SO2CF3)2 , LiN ( SO2C2F5 ) 2 , LiN ( SO2CF3 ). ( SO2C4F9 ) , or LiC ( SO2CF3 ) 3 .
  • One lithium salt selected from these may be used alone. Alternatively, a mixture of two or more lithium salts selected from these may be used.
  • the lithium salt concentration is, for example, 0.5 mol/liter or more and 2 mol/liter or less.
  • ionic liquids examples include (i) aliphatic chain quaternary salts such as tetraalkylammonium or tetraalkylphosphonium; (ii) aliphatic cyclic ammoniums such as pyrrolidiniums, morpholiniums, imidazoliniums, tetrahydropyrimidiniums, piperaziniums, or piperidiniums; or (iii) nitrogen-containing heteroatoms such as pyridiniums or imidazoliums. ring aromatic cations, be.
  • Examples of anions contained in ionic liquids are PF 6 ⁇ , BF 4 ⁇ , SbF 6 ⁇ , AsF 6 ⁇ , SO 3 CF 3 ⁇ , N(SO 2 CF 3 ) 2 ⁇ , N(SO 2 C 2 F 5 ) 2 ⁇ , N(SO 2 CF 3 )(SO 2 C 4 F 9 ) ⁇ , or C(SO 2 CF 3 ) 3 ⁇ .
  • the ionic liquid may contain a lithium salt.
  • At least one selected from the group consisting of the positive electrode 201, the electrolyte layer 202, and the negative electrode 203 may contain a binder for the purpose of improving adhesion between particles.
  • binders include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, aramid resin, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyacrylonitrile, polyacrylic acid, polyacrylic acid methyl ester, polyacrylic acid ethyl ester, Polyacrylic acid hexyl ester, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid methyl ester, polymethacrylic acid ethyl ester, polymethacrylic acid hexyl ester, polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, polyether, polyether sulfone, hexafluoropolypropylene, styrene-butadiene rubber , or carboxymethyl cellulose.
  • Copolymers can also be used as binders.
  • binders are tetrafluoroethylene, hexafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ethers, vinylidene fluoride, chlorotrifluoroethylene, ethylene, propylene, pentafluoropropylene, fluoromethyl vinyl ether, acrylic acid , and hexadiene.
  • a mixture of two or more selected from the above materials may be used as the binder.
  • At least one selected from the positive electrode 201 and the negative electrode 203 may contain a conductive aid for the purpose of increasing electronic conductivity.
  • Examples of conductive aids are (i) graphites such as natural or artificial graphite; (ii) carbon blacks such as acetylene black or ketjen black; (iii) conductive fibers such as carbon or metal fibers; (iv) carbon fluoride, (v) metal powders such as aluminum; (vi) conductive whiskers such as zinc oxide or potassium titanate; (vii) a conductive metal oxide such as titanium oxide, or (viii) a conductive polymeric compound such as polyaniline, polypyrrole, or polythiophene; is.
  • the conductive aid (i) or (ii) may be used.
  • Examples of the shape of the battery according to the second embodiment are coin-shaped, cylindrical, rectangular, sheet-shaped, button-shaped, flat-shaped, and laminated.
  • a material for forming a positive electrode, a material for forming an electrolyte layer, and a material for forming a negative electrode are prepared, and the positive electrode, the electrolyte layer, and the negative electrode are arranged in this order by a known method. It may also be manufactured by making laminated laminates.
  • Example 1 Preparation of Li 2 Te
  • dry argon atmosphere an argon atmosphere having a dew point of ⁇ 60° C. or less
  • Li and Te were prepared as raw material powders so that the molar ratio of Li:Te was 2.5:1.
  • These raw powders were ground and mixed in a mortar.
  • a mixed powder was obtained.
  • the mixed powder was calcined at 500° C. for 1 hour in a dry argon atmosphere.
  • the obtained powder was pulverized in a mortar to obtain a Li 2 Te powder.
  • Li 3 N manufactured by Sigma-Aldrich
  • Li 2 Te as raw material powders were prepared in a dry argon atmosphere so that the molar ratio of Li 3 N:Li 2 Te was 1:2. These raw powders were ground and mixed in a mortar. Thus, a mixed powder was obtained. The mixed powder was milled at 500 rpm for 12 hours using a planetary ball mill. Thus, the solid electrolyte material powder according to Example 1 was obtained.
  • the solid electrolyte material according to Example 1 had a composition represented by Li7NTe2 .
  • the contents of Li, Te, and N per unit mass of the solid electrolyte material according to Example 1 were measured by XPS. Based on the contents of Li, Te, and N obtained from these measurement results, the Li:Te:N molar ratio was calculated. As a result, the solid electrolyte material according to Example 1 had a Li:Te:N molar ratio of 7:2:1, similar to the molar ratio of the prepared raw material powder.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a pressure molding die 300 used for evaluating the ionic conductivity of the solid electrolyte material.
  • the pressure forming die 300 had a punch upper part 301 , a frame mold 302 and a punch lower part 303 . Both the punch upper portion 301 and the punch lower portion 303 were made of electronically conductive stainless steel.
  • the frame mold 302 was made of insulating polycarbonate.
  • the ionic conductivity of the solid electrolyte material according to Example 1 was measured by the following method.
  • the solid electrolyte material powder according to Example 1 (that is, the solid electrolyte material powder 101 in FIG. 2) was filled inside the pressure molding die 300 . Inside the pressing die 300, a pressure of 300 MPa was applied to the solid electrolyte material according to Example 1 using the upper punch 301 and the lower punch 303. As shown in FIG.
  • the upper punch 301 and lower punch 303 were connected to a potentiostat (Princeton Applied Research, VersaSTAT4) equipped with a frequency response analyzer.
  • the punch upper part 301 was connected to the working electrode and the terminal for potential measurement.
  • the punch bottom 303 was connected to the counter and reference electrodes.
  • the impedance of the solid electrolyte material was measured by electrochemical impedance measurement at room temperature.
  • FIG. 8 is a graph showing a Cole-Cole plot obtained by impedance measurement of the solid electrolyte material according to Example 1.
  • the real value of the impedance at the measurement point where the absolute value of the phase of the complex impedance was the smallest was regarded as the resistance to ion conduction of the solid electrolyte material. See the arrow Rse shown in FIG. 3 for the real value.
  • the ionic conductivity was calculated based on the following formula (39) using the resistance value.
  • ⁇ ( Rse ⁇ S/t) ⁇ 1 (39)
  • S represents the contact area of the solid electrolyte material with the punch upper part 301 (equal to the cross-sectional area of the hollow part of the frame mold 302 in FIG. 2).
  • Rse represents the resistance value of the solid electrolyte material in impedance measurement.
  • t represents the thickness of the solid electrolyte material (that is, the thickness of the layer formed from the solid electrolyte material powder 101 in FIG. 2).
  • a metal In foil, a metal Li foil, and a metal In foil were laminated in this order on the solid electrolyte layer.
  • a pressure of 40 MPa was applied to this laminate to form a second electrode.
  • current collectors made of stainless steel were attached to the first electrode and the second electrode, and current collecting leads were attached to the current collectors.
  • Example 1 a battery according to Example 1 was obtained.
  • Example 4 is a graph showing the initial discharge characteristics of the battery according to Example 1.
  • FIG. Initial charge/discharge characteristics were measured by the following method.
  • the battery produced in Example 1 is a cell for a charge/discharge test and corresponds to a half cell of the negative electrode. Therefore, in Example 1, the direction in which lithium ions are inserted into the negative electrode and the potential of the half-cell decreases is referred to as charging, and the direction in which the potential increases is referred to as discharging. That is, charging in Example 1 is substantially discharging (that is, in the case of a full cell), and discharging in Example 1 is substantially charging.
  • the battery according to Example 1 was placed in a constant temperature bath at 25°C.
  • a cell according to Example 1 was charged at a current density of 74.5 ⁇ A/cm 2 until a voltage of 0.0 V was reached. This current density corresponds to a 0.05C rate.
  • Example 1 The cell according to Example 1 was then discharged at a current density of 74.5 ⁇ A/cm 2 until a voltage of 0.5 V was reached.
  • the battery according to Example 1 had an initial discharge capacity of 82 mAh.
  • Synthesis feasibility was evaluated by generating a model of Li 7 Te 2 N having an Al 2 Cu type composite tetrahedral structure and calculating the convex hull energy by first-principles calculation.
  • FIG. 10 shows the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 1 optimized by first-principles calculation. A VASP code was used for the first-principles calculation.
  • the convex hull energy was calculated by first-principles calculation for the Al 2 Cu-type Li 7 Te 2 N model.
  • the convex hull energy is an indicator of the relative stability that the phase of interest has with respect to other phases (competing phases).
  • compounds in the database of the Materials Project https://materialsproject.org/) were considered.
  • Li 7 Te 2 N since Li 8 TeN 2 and Li 2 Te coexist thermodynamically, that is, Li 8 TeN 2 and Li 2 Te are competing phases. was done.
  • E hull (Li 7 Te 2 N) represents the convex hull energy per unit atom of Li 7 Te 2 N.
  • E tot (Li 7 Te 2 N), E tot (Li 8 TeN 2 ), and E tot (Li 2 Te) are the total per unit atom of Li 7 NTe 2 , Li 8 TeN 2 , and Li 2 Te, respectively. represents energy. If the value is less than zero, the convex hull energy becomes zero. It is suggested that the closer the convex hull energy is to zero, the more thermodynamically stable.
  • ⁇ (ze) 2 nD/kT (41)
  • ze represents the charge amount.
  • n represents the lithium ion density.
  • k represents the Boltzmann constant.
  • T represents temperature.
  • Crystal structure analysis by experiment In order to identify the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 1, X-ray diffraction (XRD) measurements were performed. Cu-K ⁇ rays were used as X-rays, and the measurements were carried out under a dry argon atmosphere.
  • XRD X-ray diffraction
  • Example 2 (Preparation of solid electrolyte material)
  • Li 3 N and Li 2 Te were prepared as raw material powders so that the molar ratio of Li 3 N:Li 2 Te was 1:3.
  • Example 3 Li 3 N and Li 2 Te were prepared as raw material powders so that the molar ratio of Li 3 N:Li 2 Te was 3:7.
  • Example 4 Li 2 Se was used as the raw material powder instead of Li 2 Te. Li 3 N and Li 2 Se were provided in a molar ratio of Li 3 N:Li 2 Se of 1:2.
  • Solid electrolyte materials according to Examples 2 to 4 were obtained in the same manner as in Example 1 except for the above matters.
  • FIG. 11 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 4 optimized by first-principles calculation.
  • Example 4 Evaluation of ionic conductivity by calculation
  • the calculated ionic conductivity was evaluated in the same manner as in Example 1.
  • 43 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 4 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • Batteries according to Examples 2 to 4 were obtained in the same manner as in Example 1 using the solid electrolyte materials according to Examples 2 to 4.
  • the batteries according to Examples 2 to 4 like the battery according to Example 1, charged and discharged well.
  • Example 5 to 8 The solid electrolyte materials according to Examples 5 to 8 are Li8Br5N , Li8I5N , Li3ZnS2F and Li3MgSe2F with Al2Cu type composite tetrahedral structure.
  • FIG. 12 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 5 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 13 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 6 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 14 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 7 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 15 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 8 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 44 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 5 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 45 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 6 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 46 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 7 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 47 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 8 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • the solid electrolyte materials according to Examples 9 to 12 are Li15Te6N , Li6Pb2O3Cl4 , Li4Al2Se3I4 , and Li4 with a Zr4Al3 - type composite tetrahedral structure . In2S3I4 . _
  • FIG. 16 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 9 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 17 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 10 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 18 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 11 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 48 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 9 calculated by first-principles molecular dynamics calculations.
  • FIG. 49 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 10 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 51 is a graph showing the temperature dependence of the Li ion diffusion coefficient of the solid electrolyte material according to Example 12 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • Example 13 to 26 The solid electrolyte materials according to Examples 13 to 26 were Li10BrN3 , Li10IN3 , Li11SeN3 , Li11TeN3 , Li29Zn2 ( SeN3 ) 3 having a composite tetrahedral structure of NbBe3 type.
  • FIG. 20 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 13 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 21 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 14 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 22 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 15 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 24 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 17 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 25 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 18 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 27 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 20 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 28 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 21 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 29 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 22 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 30 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 23 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 31 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 24 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 33 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 26 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 52 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 13 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 53 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 14 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 54 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 15 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 55 is a graph showing the temperature dependence of the Li ion diffusion coefficient of the solid electrolyte material according to Example 16 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 56 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 17 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 58 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 19 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 59 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 20 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 60 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 21 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 61 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 22 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 62 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 23 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 63 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 24 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 64 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 25 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 65 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 26 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • Example 27 to 30 The solid electrolyte materials according to Examples 27 to 30 are Li7TeBr5 , Li16IN5 , Li16P5I and Li16As5I having a complex tetrahedral structure of CaCu5 type.
  • FIG. 34 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 27 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 35 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 28 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 36 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 29 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 37 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 30 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 66 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 27 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 67 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 28 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 68 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 29 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 69 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 30 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • Example 31 and 32 The solid electrolyte materials according to Examples 31 and 32 are Li 3 CaSN and Li 3 CaSbTe with FeB-type composite tetrahedral structures.
  • FIG. 38 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 31 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 39 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Example 32 optimized by first-principles calculation.
  • FIG. 70 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 31 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 71 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Example 32 calculated by first-principles molecular dynamics calculations.
  • Comparative Examples 1 to 4 (Preparation of solid electrolyte material)
  • Li 3 N and Li 2 Te were prepared as raw material powders so that the molar ratio of Li 3 N:Li 2 Te was 2:1.
  • Li 3 N and Li 2 Te were prepared as raw material powders so that the molar ratio of Li 3 N:Li 2 Te was 1.75:1.25.
  • FIG. 41 is a diagram showing the crystal structure of the solid electrolyte material according to Comparative Example 4 optimized by first-principles calculation.
  • Comparative Example 3 a model of Li 7 NTe 2 with a MgCu 2 -type composite tetrahedral structure was evaluated.
  • FIG. 72 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Comparative Example 1 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • FIG. 73 is a graph showing the temperature dependence of the diffusion coefficient of Li ions of the solid electrolyte material according to Comparative Example 3 calculated by first-principles molecular dynamics calculation.
  • the solid electrolyte materials according to Examples 1 to 4 were experimentally synthesized and have high ionic conductivity of 7 ⁇ 10 ⁇ 5 S/cm or more near room temperature. Further, the calculated ionic conductivity values of the solid electrolyte materials according to Examples 5 to 32 are 2 ⁇ 10 ⁇ 3 S/cm or more, and higher ionic conductivity can be expected compared to the comparative examples.
  • a solid electrolyte material comprising a framework has high ionic conductivity.
  • the solid electrolyte material of the present disclosure is used, for example, in batteries (eg, all-solid lithium ion secondary batteries).

Abstract

本開示の固体電解質材料は、イオン伝導種と、アニオンフレームワークと、を含む。前記イオン伝導種は、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。前記アニオンフレームワークは、二面体面を持たない複合四面体構造を有する。本開示の電池は、正極２０１、負極２０３、および正極２０１および負極２０３の間に配置されている電解質層２０２を備える。正極２０１、負極２０３、および電解質層２０２からなる群より選択される少なくとも１つは、本開示の固体電解質材料を含む。

Description

固体電解質材料およびそれを用いた電池
　本開示は、固体電解質材料およびそれを用いた電池に関する。
　特許文献１は、ＭｇＣｕ２型構造のアニオンフレームワークを有する固体電解質Ｌｉ８Ｎ２Ｔｅ、Ｌｉ７．７５Ｎ１．７５Ｔｅ１．２５、Ｌｉ７．７５Ｎ１．７５Ｓｅ１．２５、Ｌｉ８Ｎ２Ｓ、およびＬｉ７．７５Ｎ１．７５Ｓ１．２５を開示している。
米国特許出願公開第２０１８／０３６６７６９号明細書
　本開示の目的は、イオンの伝導に適した新たな固体電解質材料を提供することにある。
　本開示の固体電解質材料は、
　イオン伝導種と、
　アニオンフレームワークと、
を含み、
　前記イオン伝導種は、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素であり、
　前記アニオンフレームワークは、二面体面を持たない複合四面体構造を有する。
　本開示は、イオンの伝導に適した新たな固体電解質材料を提供する。
図１Ａは、ＬｉＣｌの結晶構造を示す図である。 図１Ｂは、ＬｉＣｌのアニオン多面体のタイリングを示す図である。 図２Ａは、Ｌｉ６ＰＳ５Ｃｌの結晶構造を示す図である。 図２Ｂは、Ｌｉ６ＰＳ５Ｃｌのアニオン多面体のタイリングを示す図である。 図３（ａ）から（ｋ）は、複合四面体構造を構成する多面体の例を示す図である。 図４Ａは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＭｇＣｕ型結晶構造を示す図である。 図４Ｂは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ｚｒ４Ａｌ３型構造を示す図である。 図４Ｃは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ａｌ２Ｃｕ型構造を示す図である。 図４Ｄは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＡｌＢ２型構造を示す図である。 図４Ｅは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＴｈＳｉ２型構造を示す図である。 図４Ｆは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＣｒＢ型構造を示す図である。 図４Ｇは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＦｅＢ型構造を示す図である。 図４Ｈは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＣａＣｕ５型構造を示す図である。 図４Ｉは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＮｂＢｅ３型構造を示す図である。 図４Ｊは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ｃｅ２Ｎｉ７型構造を示す図である。 図４Ｋは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ｔｈ２Ｚｎ７型構造を示す図である。 図５Ａは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＭｇＣｕ型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。 図５Ｂは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ｚｒ４Ａｌ３型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。 図５Ｃは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ａｌ２Ｃｕ型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。 図５Ｄは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＡｌＢ２型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。 図５Ｅは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＴｈＳｉ２型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。 図５Ｆは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＣｒＢ型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。 図５Ｇは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＦｅＢ型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。 図５Ｈは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＣａＣｕ５型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。 図５Ｉは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＮｂＢｅ３型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。 図５Ｊは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ｃｅ２Ｎｉ７型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。 図５Ｋは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ｔｈ２Ｚｎ７型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。 図６は、第２実施形態による電池１０００の断面図を示す。 図７は、固体電解質材料のイオン伝導度を評価するために用いられる加圧成形ダイス３００の模式図を示す。 図８は、実施例１および比較例１による固体電解質材料のインピーダンス測定により得られたＣｏｌｅ－Ｃｏｌｅプロットを示すグラフである。 図９は、実施例１による電池の初期放電特性を示すグラフである。 図１０は、第一原理計算により最適化された実施例１による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図１１は、第一原理計算により最適化された実施例４による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図１２は、第一原理計算により最適化された実施例５による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図１３は、第一原理計算により最適化された実施例６による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図１４は、第一原理計算により最適化された実施例７による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図１５は、第一原理計算により最適化された実施例８による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図１６は、第一原理計算により最適化された実施例９による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図１７は、第一原理計算により最適化された実施例１０による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図１８は、第一原理計算により最適化された実施例１１による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図１９は、第一原理計算により最適化された実施例１２による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図２０は、第一原理計算により最適化された実施例１３による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図２１は、第一原理計算により最適化された実施例１４による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図２２は、第一原理計算により最適化された実施例１５による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図２３は、第一原理計算により最適化された実施例１６による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図２４は、第一原理計算により最適化された実施例１７による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図２５は、第一原理計算により最適化された実施例１８による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図２６は、第一原理計算により最適化された実施例１９による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図２７は、第一原理計算により最適化された実施例２０による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図２８は、第一原理計算により最適化された実施例２１による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図２９は、第一原理計算により最適化された実施例２２による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図３０は、第一原理計算により最適化された実施例２３による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図３１は、第一原理計算により最適化された実施例２４による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図３２は、第一原理計算により最適化された実施例２５による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図３３は、第一原理計算により最適化された実施例２６による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図３４は、第一原理計算により最適化された実施例２７による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図３５は、第一原理計算により最適化された実施例２８による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図３６は、第一原理計算により最適化された実施例２９による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図３７は、第一原理計算により最適化された実施例３０による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図３８は、第一原理計算により最適化された実施例３１による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図３９は、第一原理計算により最適化された実施例３２による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図４０は、第一原理計算により最適化された比較例１による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図４１は、第一原理計算により最適化された比較例４による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。 図４２は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図４３は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例４による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図４４は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例５による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図４５は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例６による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図４６は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例７による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図４７は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例８による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図４８は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例９による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図４９は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１０による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図５０は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１１による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図５１は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１２による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図５２は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１３による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図５３は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１４による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図５４は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１５による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図５５は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１６による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図５６は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１７による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図５７は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１８による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図５８は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１９による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図５９は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２０による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図６０は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２１による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図６１は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２２による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図６２は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２３による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図６３は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２４による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図６４は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２５による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図６５は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２６による固電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図６６は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２７による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図６７は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２８による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図６８は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２９による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図６９は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例３０による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図７０は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例３１による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図７１は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例３２による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図７２は、第一原理分子動力学計算により計算された比較例１による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図７３は、第一原理分子動力学計算により計算された比較例３による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。 図７４は、実施例１による固体電解質材料のＸ線回折パターンを示すグラフである。
　以下、本開示の実施形態が、図面を参照しながら説明される。本開示は、以下の実施形態に限定されない。
　（第１実施形態）
　第１実施形態による固体電解質材料は、イオン伝導種と、アニオンフレームワークとを含む。イオン伝導種は、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。アニオンフレームワークは、二面体面を持たない複合四面体構造を有する。
　第１実施形態による固体電解質材料は、イオン伝導度の向上に適した固体電解質材料である。第１実施形態による固体電解質材料は、例えば、高いリチウムイオン伝導度を有する。このため、第１実施形態による固体電解質材料は、充放電特性に優れた電池を得るために用いられ得る。当該電池の例は、全固体二次電池である。
　ここで、高いリチウムイオン伝導度の一例は、例えば、室温（例えば、２５℃）近傍において７×１０－５Ｓ／ｃｍ以上である。第１実施形態による固体電解質材料は、例えば、７×１０－５Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導度を有することができる。
　第１実施形態による固体電解質材料は、充放電特性に優れた電池を得るために用いられ得る。当該電池の例は、全固体電池である。全固体電池は、一次電池であってもよく、二次電池であってもよい。
　アニオンフレームワークは、アニオンで構成された結晶構造であり、例えばアニオンからなる。詳しくは、アニオンフレームワークとは、例えば、イオン結晶において、正に帯電したイオン（すなわち、カチオン）を取り除き、負に帯電したイオン（すなわち、アニオン）からなる結晶構造のことである。例えば、Ｌｉ６ＰＳ５Ｃｌのアニオンフレームワークは、カチオンであるＬｉ＋およびＰ５＋を取り除き、アニオンであるＳ２－およびＣｌ－から構成される結晶構造である。
　固体電解質材料を構成する元素がアニオンであるかカチオンであるかを評価するために、ＸＰＳ測定が用いられ得る。ＸＰＳ測定により得られた結合エネルギーが、単体金属よりも小さい場合には、その元素は負に帯電しており、アニオンと判定できる。逆に結合エネルギーが、単体金属よりも大きい場合には、その元素は正に帯電しており、カチオンとみなせる。例えば、ＰがアニオンであるＩｎＰのＰの２ｐ軌道の結合エネルギーは１２８．９ｅＶであり、単体のＰの２ｐ軌道の結合エネルギーである１３０．１ｅＶよりも小さい。一方、ＰがカチオンであるＰ４Ｏ１０のＰの２ｐ軌道の結合エネルギーは１３５．５ｅＶであり、単体Ｐの結合エネルギーよりも大きい。
　固体電解質材料においては、イオン伝導種がアニオンフレームワークと相互作用しながら拡散する。したがって、アニオンフレームワークの幾何学がイオン伝導に強く影響を与える。
　複合四面体構造とは、ほとんど正四面体に近い四面体の頂点位置に原子が位置し、その四面体が充填（すなわち、タイリング）されて構成される構造である。ある結晶構造内の原子について重心ボロノイ分割により得られた格子間サイトが四面体サイト、つまり四配位のサイトであり、全格子間サイトのうち四面体サイトの割合が８５％以上であれば、複合四面体構造と判定することができる。なお、重心ボロノイ分割は、プログラミング言語ｐｙｔｈｏｎのライブラリであるｐｙｍａｔｇｅｎのＴｏｐｏｇｒａｐｈｙＡｎａｌｙｚｅｒクラスなどを用いることで評価することができる。
　アニオンフレームワークが複合四面体構造を有することにより、固体電解質材料はイオン拡散の活性化エネルギーを下げることができ、高いイオン伝導性を発現する。あるサイトにいるイオンが隣のサイトに拡散する際、イオンが感じるポテンシャル（サイトエネルギー）に差があると、イオンが連続的に拡散することができない。例えば、ＬｉＣｌおよびＬｉ６ＰＳ５Ｃｌを例に挙げて説明する。ここで、図１Ａは、ＬｉＣｌの結晶構造を示す図であり、図１Ｂは、ＬｉＣｌのアニオン多面体のタイリングを示す図である。図２Ａは、Ｌｉ６ＰＳ５Ｃｌの結晶構造を示す図であり、図２Ｂは、Ｌｉ６ＰＳ５Ｃｌのアニオン多面体のタイリングを示す図である。例えば、アニオンフレームワークが面心立方格子構造（すなわち、ｆｃｃ構造）を有するＬｉＣｌのように、Ｃｌ－の四面体とＣｌ－の八面体が面共有した構造の場合（図１Ａおよび図１Ｂ参照）、四面体サイトのＬｉイオンと八面体サイトのＬｉイオンは配位環境が異なるため、Ｌｉイオンの感じるポテンシャルに差が生じる。ＬｉＣｌでは、八面体サイトよりも四面体サイトのポテンシャルが高いため、八面体サイトにいるＬｉイオンは四面体サイトに拡散できず、イオン伝導性は低い。一方、アニオンフレームワークがＭｇＣｕ２型構造を有するＬｉ６ＰＳ５Ｃｌのように、Ｓ２－の四面体とＣｌ－の四面体とが面共有した構造の場合（図２Ａおよび図２Ｂ参照）、隣り合うサイトはすべて四面体サイトであるため、Ｌｉイオンが感じるポテンシャルはいずれのサイトも同じである。そのため、隣のサイトに容易に拡散することができ、高いイオン伝導性を発現する。なお、ＭｇＣｕ２型構造は、複合四面体構造に属する。
　これまでにいくつかの複合四面体構造が発見されてきた。
　図３（ａ）から（ｋ）は、複合四面体構造を構成する多面体の例を示す図である。図３（ａ）の多面体Ｚは、面数が１４および点群がＤ３ｈの多面体である。図３（ｂ）の多面体Ｙは、面数が１６および点群がＤ４の多面体である。図３（ｃ）の多面体Ｘは、面数が２０および点群がＤ３ｄの多面体である。図３（ｄ）の多面体Ｗは、面数が２０および点群がＤ２ｈの多面体である。図３（ｅ）の多面体Ｖは、面数が２２および点群がＣ２ｖの多面体である。図３（ｆ）の多面体Ｒは、面数が２４および点群がＤ２ｄの多面体である。図３（ｇ）の多面体Ｑは、面数が２６および点群がＣ２ｖの多面体である。図３（ｈ）の多面体Ｐは、面数が２８および点群がＴｄの多面体である。図３（ｉ）の多面体Ｏは、面数が３０および点群がＣ２ｖの多面体である。図３（ｊ）の多面体Ｎは、面数が３６および点群がＴｈの多面体である。図３（ｋ）の多面体Ｍは、面数が３６および点群がＤ２ｄの多面体である。
　図４Ａは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＭｇＣｕ型結晶構造を示す図である。図４Ｂは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ｚｒ４Ａｌ３型構造を示す図である。図４Ｃは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ａｌ２Ｃｕ型構造を示す図である。図４Ｄは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＡｌＢ２型構造を示す図である。図４Ｅは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＴｈＳｉ２型構造を示す図である。図４Ｆは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＣｒＢ型構造を示す図である。図４Ｇは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＦｅＢ型構造を示す図である。図４Ｈは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＣａＣｕ５型構造を示す図である。図４Ｉは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＮｂＢｅ３型構造を示す図である。図４Ｊは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ｃｅ２Ｎｉ７型構造を示す図である。図４Ｋは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ｔｈ２Ｚｎ７型構造を示す図である。
　図５Ａは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＭｇＣｕ型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。図５Ｂは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ｚｒ４Ａｌ３型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。図５Ｃは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ａｌ２Ｃｕ型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。図５Ｄは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＡｌＢ２型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。図５Ｅは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＴｈＳｉ２型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。図５Ｆは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＣｒＢ型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。図５Ｇは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＦｅＢ型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。図５Ｈは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＣａＣｕ５型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。図５Ｉは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、ＮｂＢｅ３型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。図５Ｊは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ｃｅ２Ｎｉ７型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。図５Ｋは、複合四面体構造をとる金属材料の結晶構造について、Ｔｈ２Ｚｎ７型結晶構造における四面体タイリングを示す図である。
　表１に、複合四面体構造とそれを構成する多面体の一覧を示す。
　Ｌｉ６ＰＳ５Ｃｌのようにアニオンフレームワークの母構造のＭｇＣｕ２の組成とアニオンの組成が一致しない場合もある。具体的にはＭｇＣｕ２ではＭｇ：Ｃｕ比が１：２であるのに対し、Ｌｉ６ＰＳ５ＣｌではＳ：Ｃｌ比が５：１である。図３（ｈ）に示される多面体Ｐの二十八面体のように、ＭｇＣｕ２は、Ｍｇ原子周りに４個のＭｇ原子と１２個のＣｕ原子とが配位した二十八面体から構成される。一方、Ｌｉ６ＰＳ５Ｃｌでは、Ｃｌ原子周りに０個のＣｌ原子と１６個のＳ原子とが配位した二十八面から構成される。なお、いずれも同一の対称性を有する。このように、アニオンフレームワークの母構造となる金属材料の組成比と、アニオンの組成比とは必ずしも一致しない。
　例えば、ＭｇＣｕ２型構造を有するＬｉ６ＰＳ５Ｃｌは、１ｍＳ／ｃｍを超える高いイオン伝導度を有する化合物として知られている。ＭｇＣｕ２型構造は、Ｍｇ原子を中心とし点群Ｔｄに属する対称性を持つ二十八面体（すなわち、図３（ｈ）に示された多面体Ｐ）と、Ｃｕを中心とし点群Ｄ３ｄに属する対称性を持つ二十面体（すなわち、図３（ｃ）に示された多面体Ｘ）の、２つの複合四面体から構成される。これらの多面体Ｐおよび多面体Ｘの複合四面体は、点群のｄの記号で表されるように、二面体面の対称面を有する。
　二面体面とは、主回転軸を含み、かつ主回転軸に直行する軸を二等分する対称面のことである。二面体面を持つことは、３次元的に等方的な対称性があることを意味する。なお、二面対面を持つ結晶構造は、例えば、反転対称性を有する結晶構造といわれることがある。アニオンフレームワークが、ＭｇＣｕ２型構造のように二面体面を持つ複合四面体のみから構成される場合、イオン伝導種は３次元的に等方的に拡散する。しかし、イオン伝導種は、３次元的な伝導パスよりも、２次元あるいは１次元的な伝導パスの方が拡散しやすく、より高いイオン伝導性を示すと考えられる。したがって、二面体面を持たない複合四面体を有する構造の方が、ＭｇＣｕ２型構造のように二面体面を持つ複合四面体から構成される構造よりも高いイオン伝導性を発現する。実際に、二面体面を持つ多面体からなるＭｇＣｕ２型構造のアニオンフレームワークで構成されたＬｉ７ＮＴｅ２について、第一原理計算により得られたイオン伝導度は、１．８７ｍＳ／ｃｍであった。一方、二面体面を持たない複合四面体からなるＡｌＣｕ２型構造のアニオンフレームワークで構成されたＬｉ７ＮＴｅ２について、第一原理計算により得られたイオン伝導度は、５３．４ｍＳ／ｃｍであった。以上のように、二面体面を持たない複合四面体構造を有するアニオンフレームワークは、固体電解質材料のイオン伝導性の向上に適している。なお、第１実施形態による固体電解質材料のアニオンフレームワークにおいて、二面体面を持たない複合四面体構造は、少なくとも１つあればよい。
　二面体面を持たない複合四面体構造を含む結晶構造の例は、Ｚｒ４Ａｌ３型構造、Ａｌ２Ｃｕ型構造、ＡｌＢ２型構造、ＴｈＳｉ２型構造、ＣｒＢ型構造、ＦｅＢ型構造、ＣａＣｕ５型構造、ＮｂＢｅ３型構造、Ｃｅ２Ｎｉ７型構造、またはＴｈ２Ｚｎ７型構造である。したがって、アニオンフレームワークがこれらの結晶構造を有する場合、固体電解質材料が高いイオン伝導性を発現できる。したがって、イオン伝導度を高めるために、第１実施形態による固体電解質材料におけるアニオンフレームワークは、例えば、Ｚｒ４Ａｌ３型構造、Ａｌ２Ｃｕ型構造、ＡｌＢ２型構造、ＴｈＳｉ２型構造、ＣｒＢ型構造、ＦｅＢ型構造、ＣａＣｕ５型構造、ＮｂＢｅ３型構造、Ｃｅ２Ｎｉ７型構造、またはＴｈ２Ｚｎ７型構造を有する。
　固体電解質材料のイオン伝導度を高めるために、第１実施形態による固体電解質材料のアニオンフレームワークにおいて、複合四面体構造は、Ｉｈ、Ｏｈ、Ｔｈ、Ｃｓ、Ｃｉ、Ｃ１、Ｓ２ｎ、Ｄｎｈ、Ｄｎ、Ｃｎｈ、Ｃｎｖ、およびＣｎからなる群より選択される少なくとも１つの点群に属する構造を有していてもよい。固体電解質材料のイオン伝導度をさらに高めるために、第１実施形態による固体電解質材料のアニオンフレームワークにおいて、複合四面体構造は、Ｔｈ、Ｃ２ｖ、Ｄ２ｈ、Ｄ３ｈ、およびＤ４からなる群より選択される少なくとも１つの点群に属する構造を有していてもよい。なお、上記の点群におけるｎは、整数である。
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　第１実施形態による固体電解質材料は、不可避的に混入される元素を含有していてもよい。当該元素の例は、水素、窒素、または酸素である。このような元素は、固体電解質材料の原料粉、または、固体電解質材料を製造あるいは保管するための雰囲気中に存在し得る。第１実施形態による固体電解質材料に不可避に混入される元素は、例えば、１モル％以下である。
　イオン伝導性を高めるために、第１実施形態による固体電解質材料において、イオン伝導種は、リチウムを含んでいてもよい。イオン伝導種は、リチウムであってもよい。
　以下、第１実施形態による固体電解質材料について、イオン伝導種がリチウムを含む場合を例にして、アニオンフレームワークの結晶構造ごとに説明する。
　＜Ｚｒ４Ａｌ３型構造＞
　第１実施形態による固体電解質材料において、アニオンフレームワークはＺｒ４Ａｌ３型構造を有していてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＺｒ４Ａｌ３型構造を有し、かつ以下の組成式（１）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ３ｘ＋４ｚＸ３Ｚ４　・・・（１）
　ここで、組成式（１）において、ＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。なお、Ｘが複数の元素を含む場合、それらの元素は互いに同じ価数を有する。また、Ｚが複数の元素を含む場合、それらの元素は互いに同じ価数を有する。このことは、以降の組成式（２）から（３８）においても同様である。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＺｒ４Ａｌ３型構造を有し、かつ以下の組成式（２）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ６ｘ＋ｚＸ６Ｚ　・・・（２）
　ここで、組成式（２）において、ＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。
　組成式（２）において、例えば、ＸはＴｅであり、かつＺはＮであってもよい。この場合、式（２）は、組成式：Ｌｉ１５Ｔｅ６Ｎにより表される。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＺｒ４Ａｌ３型構造を有し、かつ以下の組成式（３）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ３ｘ＋４ｚ－ａＡＸ３Ｚ４　・・・（３）
　ここで、組成式（３）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＺｒ４Ａｌ３型構造を有し、かつ以下の組成式（４）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ３ｘ＋４ｚ－２ａＡ２Ｘ３Ｚ４　・・・（４）
　ここで、組成式（４）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　組成式（４）において、例えば、ＸはＯ、Ｓｅ、およびＳからなる群より選択される少なくとも１つであり、ＺはＣｌおよびＩからなる群より選択される少なくとも１つであり、かつＡはＰｂ、Ａｌ、およびＩｎからなる群より選択される少なくとも１つであってもよい。この場合、式（４）は、組成式：Ｌｉ６Ｐｂ２Ｘ３Ｚ４、Ｌｉ４Ａｌ２Ｘ３Ｚ４、またはＬｉ４Ｉｎ２Ｘ３Ｚ４で表される。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＺｒ４Ａｌ３型構造を有し、かつ以下の組成式（５）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ６ｘ＋ｚ－ａＡＸ６Ｚ　・・・（５）
　ここで、組成式（５）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＺｒ４Ａｌ３型構造を有し、かつ以下の組成式（６）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ６ｘ＋ｚ－２ａＡ２Ｘ６Ｚ　・・・（６）
　ここで、組成式（６）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　ここでは、組成式（１）から（６）において、イオン伝導種がリチウムである場合の組成式を例示したが、アニオンフレームワークがＺｒ４Ａｌ３型構造を有する場合のイオン伝導種は、リチウムに限定されない。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ金属元素を「ＭＡ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（１ａ）から（６ａ）のいずれかで表されてもよい。なお、以下の組成式（１ａ）から（６ａ）において、ＭＡの組成比は、イオン伝導種としてアルカリ金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（１ａ）から（６ａ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（１）から（６）とそれぞれ同じである。
ＭＡ３ｘ＋４ｚＸ３Ｚ４　・・・（１ａ）
ＭＡ６ｘ＋ｚＸ６Ｚ　・・・（２ａ）
ＭＡ３ｘ＋４ｚ－ａＡＸ３Ｚ４　・・・（３ａ）
ＭＡ３ｘ＋４ｚ－２ａＡ２Ｘ３Ｚ４　・・・（４ａ）
ＭＡ６ｘ＋ｚ－ａＡＸ６Ｚ　・・・（５ａ）
ＭＡ６ｘ＋ｚ－２ａＡ２Ｘ６Ｚ　・・・（６ａ）
　また、アニオンフレームワークがＺｒ４Ａｌ３型構造を有する場合のイオン伝導種は、アルカリ土類金属元素であってもよい。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ土類金属元素を「ＭＢ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（１ｂ）から（６ｂ）のいずれかで表されてもよい。なお、以下の組成式（１ｂ）から（６ｂ）において、ＭＢの組成比は、アルカリ土類金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ土類金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（１ｂ）から（６ｂ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（１）から（６）とそれぞれ同じである。
ＭＢ（３ｘ＋４ｚ）／２Ｘ３Ｚ４　・・・（１ｂ）
ＭＢ（６ｘ＋ｚ）／２Ｘ６Ｚ　・・・（２ｂ）
ＭＢ（３ｘ＋４ｚ－ａ）／２ＡＸ３Ｚ４　・・・（３ｂ）
ＭＢ（３ｘ＋４ｚ－２ａ）／２Ａ２Ｘ３Ｚ４　・・・（４ｂ）
ＭＢ（６ｘ＋ｚ－ａ）／２ＡＸ６Ｚ　・・・（５ｂ）
ＭＢ（６ｘ＋ｚ－２ａ）／２Ａ２Ｘ６Ｚ　・・・（６ｂ）
　＜Ａｌ２Ｃｕ型構造＞
　第１実施形態による固体電解質材料において、アニオンフレームワークはＡｌ２Ｃｕ型構造を有していてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＡｌ２Ｃｕ型構造を有し、かつ以下の組成式（７）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ２ｘ＋ｚＸ２Ｚ　・・・（７）
　ここで、組成式（７）において、ＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。
　組成式（７）においては、Ｘは、ＳｅおよびＴｅからなる群より選択される少なくとも１つであり、かつ、Ｚは、Ｎであってもよい。この場合、式（７）は、組成式：Ｌｉ７Ｘ２Ｎにより表される。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＡｌ２Ｃｕ型構造を有し、かつ以下の組成式（８）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ３ｘ＋ｚＸ３Ｚ　・・・（８）
　ここで、組成式（８）において、ＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。
　組成式（８）においては、ＸはＴｅであり、かつＺはＮであってもよい。この場合、式（８）は、組成式：Ｌｉ９Ｔｅ３Ｎにより表される。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＡｌ２Ｃｕ型構造を有し、かつ以下の組成式（９）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ７ｘ＋３ｚＸ７Ｚ３　・・・（９）
　ここで、組成式（９）において、ＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。
　組成式（９）においては、ＸはＴｅであり、かつＺはＮであってもよい。この場合、式（９）は、組成式：Ｌｉ２３Ｔｅ７Ｎ３により表される。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＡｌ２Ｃｕ型構造を有し、かつ以下の組成式（１０）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ５ｘ＋ｚＸ５Ｚ　・・・（１０）
　ここで、組成式（１０）において、ＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。
　組成式（１０）においては、ＸはＢｒおよびＩからなる群より選択される少なくとも１つであり、かつＺはＮであってもよい。この場合、式（１０）は、組成式：Ｌｉ８Ｘ５Ｎにより表される。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＡｌ２Ｃｕ型構造を有し、かつ以下の組成式（１１）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ２ｘ＋ｚ－ａＡＸ２Ｚ　・・・（１１）
　ここで、組成式（１１）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　組成式（１１）において、例えば、ＸはＳおよびＳｅからなる群より選択される少なくとも１つであり、ＺはＦであり、かつＡはＺｎおよびＭｇからなる群より選択される少なくとも１つであってもよい。この場合、式（１１）は、組成式：Ｌｉ３Ａ２Ｘ２Ｆで表される。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＡｌ２Ｃｕ型構造を有し、かつ以下の組成式（１２）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ５ｘ＋ｚ－ａＡＸ５Ｚ　・・・（１２）
　ここで、組成式（１２）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＡｌ２Ｃｕ型構造を有し、かつ以下の組成式（１３）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ４ｘ＋２ｚ－ａＡＸ４Ｚ２　・・・（１３）
　ここで、組成式（１３）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＡｌ２Ｃｕ型構造を有し、かつ以下の組成式（１４）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ１０ｘ＋２ｚ－ａＡＸ１０Ｚ２　・・・（１４）
　ここで、組成式（１４）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　ここでは、組成式（７）から（１４）において、イオン伝導種がリチウムである場合の組成式を例示したが、アニオンフレームワークがＡｌ２Ｃｕ型構造を有する場合のイオン伝導種は、リチウムに限定されない。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ金属元素を「ＭＡ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（７ａ）から（１４ａ）のいずれかで表されてもよい。なお、以下の組成式（７ａ）から（１４ａ）において、ＭＡの組成比は、イオン伝導種としてアルカリ金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（７ａ）から（１４ａ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（７）から（１４）とそれぞれ同じである。
ＭＡ２ｘ＋ｚＸ２Ｚ　・・・（７ａ）
ＭＡ３ｘ＋ｚＸ３Ｚ　・・・（８ａ）
ＭＡ７ｘ＋３ｚＸ７Ｚ３　・・・（９ａ）
ＭＡ５ｘ＋ｚＸ５Ｚ　・・・（１０ａ）
ＭＡ２ｘ＋ｚ－ａＡＸ２Ｚ　・・・（１１ａ）
ＭＡ５ｘ＋ｚ－ａＡＸ５Ｚ　・・・（１２ａ）
ＭＡ４ｘ＋２ｚ－ａＡＸ４Ｚ２　・・・（１３ａ）
ＭＡ１０ｘ＋２ｚ－ａＡＸ１０Ｚ２　・・・（１４ａ）
　また、アニオンフレームワークがＡｌ２Ｃｕ型構造を有する場合のイオン伝導種は、アルカリ土類金属元素であってもよい。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ土類金属元素を「ＭＢ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（７ｂ）から（１４ｂ）のいずれかで表されてもよい。なお、以下の組成式（７ｂ）から（１４ｂ）において、ＭＢの組成比は、アルカリ土類金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ土類金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（７ｂ）から（１４ｂ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（７）から（１４）とそれぞれ同じである。
ＭＢ（２ｘ＋ｚ）／２Ｘ２Ｚ　・・・（７ｂ）
ＭＢ（３ｘ＋ｚ）／２Ｘ３Ｚ　・・・（８ｂ）
ＭＢ（７ｘ＋３ｚ）／２Ｘ７Ｚ３　・・・（９ｂ）
ＭＢ（５ｘ＋ｚ）／２Ｘ５Ｚ　・・・（１０ｂ）
ＭＢ（２ｘ＋ｚ－ａ）／２ＡＸ２Ｚ　・・・（１１ｂ）
ＭＢ（５ｘ＋ｚ－ａ）／２ＡＸ５Ｚ　・・・（１２ｂ）
ＭＢ（４ｘ＋２ｚ－ａ）／２ＡＸ４Ｚ２　・・・（１３ｂ）
ＭＢ（１０ｘ＋２ｚ－ａ／２ＡＸ１０Ｚ２　・・・（１４ｂ）
　＜ＡｌＢ２型構造＞
　第１実施形態による固体電解質材料において、アニオンフレームワークはＡｌＢ２型構造を有していてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＡｌＢ２型構造を有し、かつ以下の組成式（１５）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉｘ＋２ｚＸＺ２　・・・（１５）
　ここで、組成式（１５）において、ＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＡｌＢ２型構造を有し、かつ以下の組成式（１６）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉｘ＋２ｚ－ａＡＸＺ２　・・・（１６）
　ここで、組成式（１６）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＡｌＢ２型構造を有し、かつ以下の組成式（１７）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ２ｘ＋４ｚ－ａＡＸ２Ｚ４　・・・（１７）
　ここで、組成式（１７）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　ここでは、組成式（１５）から（１７）において、イオン伝導種がリチウムである場合の組成式を例示したが、アニオンフレームワークがＡｌＢ２型構造を有する場合のイオン伝導種は、リチウムに限定されない。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ金属元素を「ＭＡ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（１５ａ）から（１７ａ）で表されてもよい。なお、以下の組成式（１５ａ）から（１７ａ）において、ＭＡの組成比は、イオン伝導種としてアルカリ金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（１５ａ）から（１７ａ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（１５）から（１７）とそれぞれ同じである。
　ＭＡｘ＋２ｚＸＺ２　・・・（１５ａ）
　ＭＡｘ＋２ｚ－ａＡＸＺ２　・・・（１６ａ）
　ＭＡ２ｘ＋４ｚ－ａＡＸ２Ｚ４　・・・（１７ａ）
　また、アニオンフレームワークがＡｌＢ２型構造を有する場合のイオン伝導種は、アルカリ土類金属元素であってもよい。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ土類金属元素を「ＭＢ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（１５ｂ）から（１７ｂ）で表されてもよい。なお、以下の組成式（１５ｂ）から（１７ｂ）においてＭＢの組成比は、アルカリ土類金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ土類金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（１５ｂ）から（１７ｂ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（１５）から（１７）とそれぞれ同じである。
　ＭＢ（ｘ＋２ｚ）／２ＸＺ２　・・・（１５ｂ）
　ＭＢ（ｘ＋２ｚ－ａ）／２ＡＸＺ２　・・・（１６ｂ）
　ＭＢ（２ｘ＋４ｚ－ａ）／２ＡＸ２Ｚ４　・・・（１７ｂ）
　＜ＴｈＳｉ２型構造＞
　第１実施形態による固体電解質材料において、アニオンフレームワークはＴｈＳｉ２型構造を有していてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＴｈＳｉ２型構造を有し、かつ以下の組成式（１８）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉｘ＋２ｚＸＺ２　・・・（１８）
　ここで、組成式（１８）において、ＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなるより選択される少なくとも１つの元素である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＴｈＳｉ２型構造を有し、かつ以下の組成式（１９）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉｘ＋２ｚ－ａＡＸＺ２　・・・（１９）
　ここで、組成式（１９）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＴｈＳｉ２型構造を有し、かつ以下の組成式（２０）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ２ｘ＋４ｚ－ａＡＸ２Ｚ４　・・・（２０）
　ここで、組成式（２０）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　ここでは、組成式（１８）から（２０）において、イオン伝導種がリチウムである場合の組成式を例示したが、アニオンフレームワークがＴｈＳｉ２型構造を有する場合のイオン伝導種は、リチウムに限定されない。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ金属元素を「ＭＡ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（１８ａ）から（２０ａ）で表されてもよい。なお、以下の組成式（１８ａ）から（２０ａ）において、ＭＡの組成比は、イオン伝導種としてアルカリ金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（１８ａ）から（２０ａ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（１８）から（２０）とそれぞれ同じである。
　ＭＡｘ＋２ｚＸＺ２　・・・（１８ａ）
　ＭＡｘ＋２ｚ－ａＡＸＺ２　・・・（１９ａ）
　ＭＡ２ｘ＋４ｚ－ａＡＸ２Ｚ４　・・・（２０ａ）
　また、アニオンフレームワークがＴｈＳｉ２型構造を有する場合のイオン伝導種は、アルカリ土類金属元素であってもよい。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ土類金属元素を「ＭＢ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（１８ｂ）から（２０ｂ）で表されてもよい。なお、以下の組成式（１８ｂ）から（２０ｂ）においてＭＢの組成比は、アルカリ土類金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ土類金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（１８ｂ）から（２０ｂ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（１８）から（２０）とそれぞれ同じである。
　ＭＢ（ｘ＋２ｚ）／２ＸＺ２　・・・（１８ｂ）
　ＭＢ（ｘ＋２ｚ－ａ）／２ＡＸＺ２　・・・（１９ｂ）
　ＭＢ（２ｘ＋４ｚ－ａ）／２ＡＸ２Ｚ４　・・・（２０ｂ）
　＜ＣｒＢ型構造＞
　第１実施形態による固体電解質材料において、アニオンフレームワークはＣｒＢ型構造を有していてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＣｒＢ型構造を有し、かつ以下の組成式（２１）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉｘ＋ｚＸＺ　・・・（２１）
　ここで、組成式（２１）において、ＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＣｒＢ型構造を有し、かつ以下の組成式（２２）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉｘ＋ｚ－ａＡＸＺ　・・・（２２）
　ここで、組成式（２２）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＣｒＢ型構造を有し、かつ以下の組成式（２３）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ２ｘ＋２ｚ－ａＡＸ２Ｚ２　・・・（２３）
　ここで、組成式（２３）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　ここでは、組成式（２１）から（２３）において、イオン伝導種がリチウムである場合の組成式を例示したが、アニオンフレームワークがＣｒＢ型構造を有する場合のイオン伝導種は、リチウムに限定されない。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ金属元素を「ＭＡ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（２１ａ）から（２３ａ）で表されてもよい。なお、以下の組成式（２１ａ）から（２３ａ）において、ＭＡの組成比は、イオン伝導種としてアルカリ金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（２１ａ）から（２３ａ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（２１）から（２３）とそれぞれ同じである。
　ＭＡｘ＋ｚＸＺ　・・・（２１ａ）
　ＭＡｘ＋ｚ－ａＡＸＺ　・・・（２２ａ）
　ＭＡ２ｘ＋２ｚ－ａＡＸ２Ｚ２　・・・（２３ａ）
　また、アニオンフレームワークがＣｒＢ型構造を有する場合のイオン伝導種は、アルカリ土類金属元素であってもよい。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ土類金属元素を「ＭＢ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（２１ｂ）から（２３ｂ）で表されてもよい。なお、以下の組成式（２１ｂ）から（２３ｂ）においてＭＢの組成比は、アルカリ土類金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ土類金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（２１ｂ）から（２３ｂ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（２１）から（２３）とそれぞれ同じである。
　ＭＡ（ｘ＋ｚ）／２ＸＺ　・・・（２１ｂ）
　ＭＡ（ｘ＋ｚ－ａ）／２ＡＸＺ　・・・（２２ｂ）
　ＭＢ（２ｘ＋２ｚ－ａ）／２ＡＸ２Ｚ２　・・・（２３ｂ）
　＜ＦｅＢ型構造＞
　第１実施形態による固体電解質材料において、アニオンフレームワークはＦｅＢ型構造を有していてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＦｅＢ型構造を有し、かつ以下の組成式（２４）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉｘ＋ｚＸＺ　・・・（２４）
　ここで、組成式（２４）において、ＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＦｅＢ型構造を有し、かつ以下の組成式（２５）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉｘ＋ｚ－ａＡＸＺ　・・・（２５）
　ここで、組成式（２５）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンであＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　組成式（２５）において、例えば、ＸはＳおよびＳｅからなる群より選択される少なくとも１つであり、ＺはＮおよびＴｅからなる群より選択される少なくとも１つであり、かつＡはＣａであってもよい。この場合、式（２５）は、組成式：Ｌｉ３ＣａＸＺで表される。　　
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＦｅＢ型構造を有し、かつ以下の組成式（２６）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ２ｘ＋２ｚ－ａＡＸ２Ｚ２　・・・（２６）
　ここで、組成式（２６）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　ここでは、組成式（２４）から（２６）において、イオン伝導種がリチウムである場合の組成式を例示したが、アニオンフレームワークがＦｅＢ型構造を有する場合のイオン伝導種は、リチウムに限定されない。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ金属元素を「ＭＡ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（２４ａ）から（２６ａ）のいずれかで表されてもよい。なお、以下の組成式（２４ａ）から（２６ａ）において、ＭＡの組成比は、イオン伝導種としてアルカリ金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（２４ａ）から（２６ａ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（２４）から（２６）とそれぞれ同じである。
　ＭＡｘ＋ｚＸＺ　・・・（２４ａ）
　ＭＡｘ＋ｚ－ａＡＸＺ　・・・（２５ａ）
　ＭＡ２ｘ＋２ｚ－ａＡＸ２Ｚ２　・・・（２６ａ）
　また、アニオンフレームワークがＦｅＢ型構造を有する場合のイオン伝導種は、アルカリ土類金属元素であってもよい。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ土類金属元素を「ＭＢ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（２４ｂ）から（２６ｂ）のいずれかで表されてもよい。なお、以下の組成式（２４ｂ）から（２６ｂ）においてＭＢの組成比は、アルカリ土類金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ土類金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（２４ｂ）から（２６ｂ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（２４）から（２６）とそれぞれ同じである。
　ＭＢ（ｘ＋ｚ）／２ＸＺ　・・・（２４ｂ）
　ＭＢ（ｘ＋ｚ－ａ）／２ＡＸＺ　・・・（２５ｂ）
　ＭＢ（２ｘ＋２ｚ－ａ）／２ＡＸ２Ｚ２　・・・（２６ｂ）
　＜ＣａＣｕ５型構造＞
　第１実施形態による固体電解質材料において、アニオンフレームワークはＣａＣｕ５型構造を有していてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＣａＣｕ５型構造を有し、かつ以下の組成式（２７）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉｘ＋５ｚＸＺ５　・・・（２７）
　ここで、組成式（２７）において、ＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。
　組成式（２７）において、ＸはＴｅおよびＩからなる群より選択される少なくとも１つであり、かつＺはＢｒ、Ｎ、Ｐ、およびＡｓからなる群より選択される少なくとも１つであってもよい。この場合、式（２７）は、組成式：Ｌｉ７ＸＺ５またはＬｉ１６ＸＺ５で表される。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＣａＣｕ５型構造を有し、かつ以下の組成式（２８）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉｘ＋５ｚ－ａＡＸＺ５　・・・（２８）
　ここで、組成式（２８）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＣａＣｕ５型構造を有し、かつ以下の組成式（２９）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ２ｘ＋１０ｚ－ａＡＸ２Ｚ１０　・・・（２９）
　ここで、組成式（２９）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　ここでは、組成式（２７）から（２９）において、イオン伝導種がリチウムである場合の組成式を例示したが、アニオンフレームワークがＣａＣｕ５型構造を有する場合のイオン伝導種は、リチウムに限定されない。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ金属元素を「ＭＡ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（２７ａ）から（２９ａ）で表されてもよい。なお、以下の組成式（２７ａ）から（２９ａ）において、ＭＡの組成比は、イオン伝導種としてアルカリ金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（２７ａ）から（２９ａ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（２７）から（２９）とそれぞれ同じである。
　ＭＡｘ＋５ｚＸＺ５　・・・（２７ａ）
　ＭＡｘ＋５ｚ－ａＡＸＺ５　・・・（２８ａ）
　ＭＡ２ｘ＋１０ｚ－ａＡＸ２Ｚ１０　・・・（２９ａ）
　また、アニオンフレームワークがＣａＣｕ５型構造を有する場合のイオン伝導種は、アルカリ土類金属元素であってもよい。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ土類金属元素を「ＭＢ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（２７ｂ）から（２９ｂ）で表されてもよい。なお、以下の組成式（２７ｂ）から（２９ｂ）においてＭＢの組成比は、アルカリ土類金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ土類金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（２７ｂ）から（２９ｂ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（２７）から（２９）とそれぞれ同じである。
　ＭＢ（ｘ＋５ｚ）／２ＸＺ５　・・・（２７ｂ）
　ＭＢ（ｘ＋５ｚ－ａ）／２ＡＸＺ５　・・・（２８ｂ）
　ＭＢ（２ｘ＋１０ｚ－ａ）／２ＡＸ２Ｚ１０　・・・（２９ｂ）
　＜ＮｂＢｅ３型構造＞
　第１実施形態による固体電解質材料において、アニオンフレームワークはＮｂＢｅ３型構造を有していてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＮｂＢｅ３型構造を有し、かつ以下の組成式（３０）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉｘ＋３ｚＸＺ３　・・・（３０）
　ここで、組成式（３０）において、ＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。
　組成式（３０）において、ＸはＢｒ、Ｉ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群より選択される少なくとも１つであり、かつＺはＮであってもよい。この場合、式（３０）は、組成式：Ｌｉ１０ＸＺ３またはＬｉ１１ＸＺ３で表される。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＮｂＢｅ３型構造を有し、かつ以下の組成式（３１）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉｘ＋３ｚ－ａＡＸＺ３　・・・（３１）
　ここで、組成式（３１）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＮｂＢｅ３型構造を有し、かつ以下の組成式（３２）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ３ｘ＋９ｚ－２ａＡ２Ｘ３Ｚ９　・・・（３２）
　ここで、組成式（３２）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　組成式（３２）において、ＸはＳｅ、Ｔｅ、Ｓ、およびＩからなる群より選択される少なくとも１つであり、ＺはＮおよびＰからなる群より選択される少なくとも１つであり、かつＡはＺｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ、およびＡｌからなる群より選択される少なくとも１つであってもよい。この場合、式（３２）は、組成式：Ｌｉ２９Ａ２Ｘ３Ｚ９、Ｌｉ２７Ａ２Ｘ３Ｚ９、Ｌｉ２５Ａ２Ｘ３Ｚ９、またはＬｉ２４Ａ２Ｘ３Ｚ９で表される。
　ここでは、組成式（３０）から（３２）において、イオン伝導種がリチウムである場合の組成式を例示したが、アニオンフレームワークがＮｂＢｅ３型構造を有する場合のイオン伝導種は、リチウムに限定されない。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ金属元素を「ＭＡ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（３０ａ）から（３２ａ）のいずれかで表されてもよい。なお、以下の組成式（３０ａ）から（３２ａ）において、ＭＡの組成比は、イオン伝導種としてアルカリ金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（３０ａ）から（３２ａ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（３０）から（３２）とそれぞれ同じである。
　ＭＡｘ＋３ｚＸＺ３　・・・（３０ａ）
　ＭＡｘ＋３ｚ－ａＡＸＺ３　・・・（３１ａ）
　ＭＡ３ｘ＋９ｚ－２ａＡ２Ｘ３Ｚ９　・・・（３２ａ）
　また、アニオンフレームワークがＮｂＢｅ３型構造を有する場合のイオン伝導種は、アルカリ土類金属元素であってもよい。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ土類金属元素を「ＭＢ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（３０ｂ）から（３２ｂ）のいずれかで表されてもよい。なお、以下の組成式（３０ｂ）から（３２ｂ）においてＭＢの組成比は、アルカリ土類金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ土類金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（３０ｂ）から（３２ｂ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（３０）から（３２）とそれぞれ同じである。
　ＭＢ（ｘ＋３ｚ）／２ＸＺ３　・・・（３０ｂ）
　ＭＢ（ｘ＋３ｚ－ａ）／２ＡＸＺ３　・・・（３１ｂ）
　ＭＢ（３ｘ＋９ｚ－２ａ）／２Ａ２Ｘ３Ｚ９　・・・（３２ｂ）
　＜Ｃｅ２Ｎｉ７型構造＞
　第１実施形態による固体電解質材料において、アニオンフレームワークはＣｅ２Ｎｉ７型構造を有していてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＣｅ２Ｎｉ７型構造を有し、かつ以下の組成式（３３）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ２ｘ＋７ｚＸ２Ｚ７　・・・（３３）
　ここで、組成式（３３）において、ＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＣｅ２Ｎｉ７型構造を有し、かつ以下の組成式（３４）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ２ｘ＋７ｚ－ａＡＸ２Ｚ７　・・・（３４）
　ここで、組成式（３４）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＣｅ２Ｎｉ７型構造を有し、かつ以下の組成式（３５）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ４ｘ＋１４ｚ－ａＡＸ４Ｚ１４　・・・（３５）
　ここで、組成式（３５）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　ここでは、組成式（３３）から（３５）において、イオン伝導種がリチウムである場合の組成式を例示したが、アニオンフレームワークがＣｅ２Ｎｉ７型構造を有する場合のイオン伝導種は、リチウムに限定されない。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ金属元素を「ＭＡ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（３３ａ）から（３５ａ）で表されてもよい。なお、以下の組成式（３３ａ）から（３５ａ）において、ＭＡの組成比は、イオン伝導種としてアルカリ金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（３３ａ）から（３５ａ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（３３）から（３５）とそれぞれ同じである。
　ＭＡ２ｘ＋７ｚＸ２Ｚ７　・・・（３３ａ）
　ＭＡ２ｘ＋７ｚ－ａＡＸ２Ｚ７　・・・（３４ａ）
　ＭＡ４ｘ＋１４ｚ－ａＡＸ４Ｚ１４　・・・（３５ａ）
　また、アニオンフレームワークがＣｅ２Ｎｉ７型構造を有する場合のイオン伝導種は、アルカリ土類金属元素であってもよい。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ土類金属元素を「ＭＢ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（３３ｂ）から（３５ｂ）で表されてもよい。なお、以下の組成式（３３ｂ）から（３５ｂ）においてＭＢの組成比は、アルカリ土類金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ土類金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（３３ｂ）から（３５ｂ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（３３）から（３５）とそれぞれ同じである。
　ＭＢ（２ｘ＋７ｚ）／２Ｘ２Ｚ７　・・・（３３ｂ）
　ＭＢ（２ｘ＋７ｚ－ａ）／２ＡＸ２Ｚ７　・・・（３４ｂ）
　ＭＢ（４ｘ＋１４ｚ－ａ）／２ＡＸ４Ｚ１４　・・・（３５ｂ）
　＜Ｔｈ２Ｚｎ７型構造＞
　第１実施形態による固体電解質材料において、アニオンフレームワークはＴｈ２Ｚｎ７型構造を有していてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＴｈ２Ｚｎ７型構造を有し、かつ以下の組成式（３６）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ２ｘ＋７ｚＸ２Ｚ７　・・・（３６）
　ここで、組成式（３６）において、ＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＴｈ２Ｚｎ７型構造を有し、かつ以下の組成式（３７）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ２ｘ＋７ｚ－ａＡＸ２Ｚ７　・・・（３７）
　ここで、組成式（３７）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　第１実施形態による固体電解質材料は、アニオンフレームワークはＴｈ２Ｚｎ７型構造を有し、かつ以下の組成式（３８）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉ４ｘ＋１４ｚ－ａＡＸ４Ｚ１４　・・・（３８）
　ここで、組成式（３８）において、Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンである。ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素である。Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種である。ｘは、Ｘの価数の絶対値を表す。ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す。ａは、Ａの価数の絶対値を表す。
　ここでは、組成式（３６）から（３８）において、イオン伝導種がリチウムである場合の組成式を例示したが、アニオンフレームワークがＴｈ２Ｚｎ７型構造を有する場合のイオン伝導種は、リチウムに限定されない。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ金属元素を「ＭＡ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（３６ａ）から（３８ａ）で表されてもよい。なお、以下の組成式（３６ａ）から（３８ａ）において、ＭＡの組成比は、イオン伝導種としてアルカリ金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（３６ａ）から（３８ａ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（３６）から（３８）とそれぞれ同じである。
　ＭＡ２ｘ＋７ｚＸ２Ｚ７　・・・（３６ａ）
　ＭＡ２ｘ＋７ｚ－ａＡＸ２Ｚ７　・・・（３７ａ）
　ＭＡ４ｘ＋１４ｚ－ａＡＸ４Ｚ１４　・・・（３８ａ）
　また、アニオンフレームワークがＴｈ２Ｚｎ７型構造を有する場合のイオン伝導種は、アルカリ土類金属元素であってもよい。例えば、イオン伝導種として含まれるアルカリ土類金属元素を「ＭＢ」と表した場合、第１実施形態による固体電解質材料は、以下の組成式（３６ｂ）から（３８ｂ）で表されてもよい。なお、以下の組成式（３６ｂ）から（３８ｂ）においてＭＢの組成比は、アルカリ土類金属元素が複数含まれる場合は、全てのアルカリ土類金属元素の物質量の合計から求められる。また、以下の組成式（３６ｂ）から（３８ｂ）において、Ｘ、Ｚ、Ａ、ｘ、ｚ、およびａは、組成式（３６）から（３８）とそれぞれ同じである。
　ＭＢ（２ｘ＋７ｚ）／２Ｘ２Ｚ７　・・・（３６ｂ）
　ＭＢ（２ｘ＋７ｚ－ａ）／２ＡＸ２Ｚ７　・・・（３７ｂ）
　ＭＢ（４ｘ＋１４ｚ－ａ）／２ＡＸ４Ｚ１４　・・・（３８ｂ）
　第１実施形態による固体電解質材料の形状は、限定されない。当該形状の例は、針状、球状、または楕円球状である。第１実施形態による固体電解質材料は、粒子であってもよい。第１実施形態による固体電解質材料は、ペレットまたは板の形状を有していてもよい。
　例えば、第１実施形態による固体電解質材料の形状が粒子状（例えば、球状）である場合、第１実施形態による固体電解質材料は、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下のメジアン径を有していてもよいし、０．５μｍ以上かつ１０μｍ以下のメジアン径を有していてもよい。これにより、第１実施形態による固体電解質材料および他の材料が良好に分散し得る。粒子のメジアン径とは、体積基準の粒度分布における累積堆積が５０％となる粒径を意味する。体積基準の粒度分布は、例えば、レーザー回折式測定装置または画像解析装置により測定される。
　＜第１実施形態による固体電解質材料の製造方法＞
　第１実施形態による固体電解質材料は、例えば、下記の方法により、製造される。
　一例として、目的とされる組成がＬｉ７ＮＴｅ２である場合、Ｌｉ３Ｎの原料粉、およびＬｉ２Ｔｅ原料粉が、概ね１：２のＬｉ３Ｎ：Ｌｉ２Ｔｅのモル比で混合される。合成プロセスにおいて生じ得る組成変化を相殺するように、あらかじめ調整されたモル比で原料粉は混合されてもよい。
　原料として、リチウム金属、硫黄、セレン、またはテルル金属が用いられてもよい。
　原料粉の混合物を、遊星型ボールミルのような混合装置内でメカノケミカル的に互いに反応させ、反応物を得る。すなわち、メカノケミカルミリングの方法を用いて、原料粉を互いに反応させる。反応物は、真空中または不活性雰囲気中で焼成されてもよい。あるいは、原料粉の混合物を真空中または不活性雰囲気中で焼成し、反応物を得てもよい。
　これらの方法により、第１実施形態による固体電解質材料が得られる。
　固体電解質材料の組成は、例えば、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により決定することができる。
　（第２実施形態）
　以下、第２実施形態が説明される。第１実施形態において説明された事項は、適宜、省略され得る。
　第２実施形態による電池は、正極、電解質層、および負極を備える。電解質層は、正極および負極の間に配置されている。正極、電解質層、および負極からなる群より選択される少なくとも１つは、第１実施形態による固体電解質材料を含有する。
　第２実施形態による電池は、第１実施形態による固体電解質材料を含有するため、優れた充放電特性を有する。
　図６は、第２実施形態による電池１０００の断面図を示す。
　電池１０００は、正極２０１、電解質層２０２、および負極２０３を備える。電解質層２０２は、正極２０１および負極２０３の間に設けられている。
　正極２０１は、正極活物質粒子２０４および固体電解質粒子１００を含有する。
　負極２０３は、負極活物質粒子２０５および固体電解質粒子１００を含有する。
　固体電解質粒子１００は、第１実施形態による固体電解質材料を含む粒子である。固体電解質粒子１００は、第１実施形態による固体電解質材料を主たる成分として含む粒子であってもよい。第１実施形態による固体電解質材料を主たる成分として含む粒子とは、モル比で最も多く含まれる成分が第１実施形態による固体電解質材料である粒子を意味する。固体電解質粒子１００は、第１実施形態による固体電解質材料からなる粒子であってもよい。
　正極２０１は、リチウムイオンのような金属イオンを吸蔵および放出可能な材料を含有する。当該材料は、例えば、正極活物質（例えば、正極活物質粒子２０４）である。
　正極活物質の例は、リチウム含有遷移金属酸化物、遷移金属フッ化物、ポリアニオン材料、フッ素化ポリアニオン材料、遷移金属硫化物、遷移金属オキシフッ化物、遷移金属オキシ硫化物、または遷移金属オキシ窒化物である。リチウム含有遷移金属酸化物の例は、Ｌｉ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ）Ｏ２、Ｌｉ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｌ）Ｏ２、またはＬｉＣｏＯ２である。
　本開示において、「（Ａ，Ｂ，Ｃ）」は、「Ａ、Ｂ、およびＣからなる群より選択される少なくとも１つ」を意味する。
　正極活物質粒子２０４は、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下のメジアン径を有していてもよい。正極活物質粒子２０４が０．１μｍ以上のメジアン径を有する場合、正極２０１において、正極活物質粒子２０４および固体電解質粒子１００が、良好に分散し得る。これにより、電池１０００の充放電特性が向上する。正極活物質粒子２０４が１００μｍ以下のメジアン径を有する場合、正極活物質粒子２０４内のリチウム拡散速度が向上する。これにより、電池１０００が高出力で動作し得る。
　正極活物質粒子２０４は、固体電解質粒子１００よりも大きいメジアン径を有していてもよい。これにより、正極活物質粒子２０４および固体電解質粒子１００が良好に分散し得る。
　電池１０００のエネルギー密度および出力を高めるために、正極２０１において、正極活物質粒子２０４の体積および固体電解質粒子１００の体積の合計に対する正極活物質粒子２０４の体積の比は、０．３０以上かつ０．９５以下であってもよい。
　電池１０００のエネルギー密度および出力を高めるために、正極２０１は、１０μｍ以上かつ５００μｍの厚みを有していてもよい。
　電解質層２０２は、電解質材料を含有する。当該電解質材料は、例えば、固体電解質材料である。電解質層２０２は、固体電解質層であってもよい。電解質層２０２は、第１実施形態による固体電解質材料を含有してもよい。
　電解質層２０２は、第１実施形態による固体電解質材料を５０質量％以上含んでいてもよい。電解質層２０２は、第１実施形態による固体電解質材料を７０質量％以上含んでいてもよい。電解質層２０２は、第１実施形態による固体電解質材料を９０質量％以上含んでいてもよい。電解質層２０２は、第１実施形態による固体電解質材料のみからなっていてもよい。
　以下、第１実施形態による固体電解質材料は、第１固体電解質材料と呼ばれる。第１固体電解質材料とは異なる固体電解質材料は、第２固体電解質材料と呼ばれる。
　電解質層２０２は、第１固体電解質材料だけでなく、第２固体電解質材料をも含有していてもよい。電解質層２０２において、第１固体電解質材料および第２固体電解質材料は、均一に分散していてもよい。第１固体電解質材料からなる層および第２固体電解質材料からなる層が、電池１０００の積層方向に沿って積層されていてもよい。
　電解質層２０２は、第２固体電解質材料のみからなっていてもよい。
　電解質層２０２は、１μｍ以上かつ１０００μｍ以下の厚みを有していてもよい。電解質層２０２が１μｍ以上の厚みを有する場合、正極２０１および負極２０３が短絡しにくくなる。電解質層２０２が１０００μｍ以下の厚みを有する場合、電池１０００が高出力で動作し得る。
　負極２０３は、リチウムイオンのような金属イオンを吸蔵および放出可能な材料を含有する。当該材料は、例えば、負極活物質（例えば、負極活物質粒子２０５）である。
　負極活物質の例は、金属材料、炭素材料、酸化物、窒化物、錫化合物、または珪素化合物である。金属材料は、単体の金属であってもよく、あるいは合金であってもよい。金属材料の例は、リチウム金属またはリチウム合金である。炭素材料の例は、天然黒鉛、コークス、黒鉛化途上炭素、炭素繊維、球状炭素、人造黒鉛、または非晶質炭素である。容量密度の観点から、負極活物質の好適な例は、珪素（すなわち、Ｓｉ）、錫（すなわち、Ｓｎ）、珪素化合物、または錫化合物である。
　負極活物質粒子２０５は、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下のメジアン径を有していてもよい。負極活物質粒子２０５が０．１μｍ以上のメジアン径を有する場合、負極２０３において、負極活物質粒子２０５および固体電解質粒子１００が良好に分散し得る。これにより、電池１０００の充放電特性が向上する。負極活物質粒子２０５が１００μｍ以下のメジアン径を有する場合、負極活物質粒子２０５内のリチウム拡散速度が向上する。これにより、電池１０００が高出力で動作し得る。
　負極活物質粒子２０５は、固体電解質粒子１００よりも大きいメジアン径を有していてもよい。これにより、負極活物質粒子２０５および固体電解質粒子１００が、良好に分散し得る。
　電池１０００のエネルギー密度および出力を高めるために、負極２０３において、負極活物質粒子２０５の体積および固体電解質粒子１００の体積の合計に対する負極活物質粒子２０５の体積の比は、０．３０以上かつ０．９５以下であってもよい。
　電池１０００のエネルギー密度および出力を高めるために、負極２０３は、１０μｍ以上５００μｍ以下の厚みを有していてもよい。
　正極２０１、電解質層２０２、および負極２０３からなる群より選択される少なくとも１つは、イオン伝導性、化学的安定性、および電気化学的安定性を高める目的で、第２固体電解質材料を含有していてもよい。
　第２固体電解質材料は、ハロゲン化物固体電解質であってもよい。
　ハロゲン化物固体電解質の例は、Ｌｉ２ＭｇＸ’４、Ｌｉ２ＦｅＸ’４、Ｌｉ（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｘ’４、またはＬｉ３（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｘ’６である。ここで、Ｘ’は、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩからなる群より選択される少なくとも１つである。
　ハロゲン化物固体電解質の他の例は、ＬｉｐＭｅｑＹｒＺ６により表される化合物である。ここで、ｐ＋ｍ’ｑ＋３ｒ＝６、およびｒ＞０が充足される。Ｍｅは、ＬｉおよびＹ以外の金属元素と半金属元素とからなる群より選択される少なくとも１つの元素である。ｍ’の値は、Ｍｅの価数を表す。「半金属元素」は、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、およびＴｅである。「金属元素」は、周期表第１族から第１２族中に含まれる全ての元素（ただし、水素を除く）、および周期表第１３族から第１６族に含まれる全ての元素（ただし、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｃ、Ｎ、Ｐ、Ｏ、Ｓ、およびＳｅを除く）である。Ｚは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩからなる群より選択される少なくとも１つである。ハロゲン化物固体電解質のイオン伝導度の観点から、Ｍｅは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｔａ、およびＮｂからなる群より選択される少なくとも１つであってもよい。
　第２固体電解質材料は、硫化物固体電解質であってもよい。
　硫化物固体電解質の例は、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ－Ｂ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ－ＧｅＳ２、Ｌｉ３．２５Ｇｅ０．２５Ｐ０．７５Ｓ４、またはＬｉ１０ＧｅＰ２Ｓ１２である。
　第２固体電解質材料は、酸化物固体電解質であってもよい。
　酸化物固体電解質の例は、
（ｉ）ＬｉＴｉ２（ＰＯ４）３またはその元素置換体のようなＮＡＳＩＣＯＮ型固体電解質、
（ｉｉ）（ＬａＬｉ）ＴｉＯ３のようなペロブスカイト型固体電解質、
（ｉｉｉ）Ｌｉ１４ＺｎＧｅ４Ｏ１６、Ｌｉ４ＳｉＯ４、ＬｉＧｅＯ４またはその元素置換体のようなＬＩＳＩＣＯＮ型固体電解質、
（ｉｖ）Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２またはその元素置換体のようなガーネット型固体電解質、または
（ｖ）Ｌｉ３ＰＯ４またはそのＮ置換体、
である。
　第２固体電解質材料は、有機ポリマー固体電解質であってもよい。
　有機ポリマー固体電解質の例は、高分子化合物およびリチウム塩の化合物である。高分子化合物はエチレンオキシド構造を有していてもよい。エチレンオキシド構造を有する高分子化合物は、リチウム塩を多く含有できるため、イオン導電率をより高めることができる。
　リチウム塩の例は、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳＯ３ＣＦ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）、またはＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３である。これらから選択される１種のリチウム塩が、単独で使用されてもよい。あるいは、これらから選択される２種以上のリチウム塩の混合物が使用されてもよい。
　正極２０１、電解質層２０２、および負極２０３からなる群より選択される少なくとも１つは、リチウムイオンの授受を容易にし、電池の出力特性を向上する目的で、非水電解質液、ゲル電解質、またはイオン液体を含有していてもよい。
　非水電解液は、非水溶媒および当該非水溶媒に溶けたリチウム塩を含む。
　非水溶媒の例は、環状炭酸エステル溶媒、鎖状炭酸エステル溶媒、環状エーテル溶媒、鎖状エーテル溶媒、環状エステル溶媒、鎖状エステル溶媒、またはフッ素溶媒である。環状炭酸エステル溶媒の例は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、またはブチレンカーボネートである。鎖状炭酸エステル溶媒の例は、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、またはジエチルカーボネートである。環状エーテル溶媒の例は、テトラヒドロフラン、１，４－ジオキサン、または１，３－ジオキソランである。鎖状エーテル溶媒の例は、１，２－ジメトキシエタンまたは１，２－ジエトキシエタンである。環状エステル溶媒の例は、γ－ブチロラクトンである。鎖状エステル溶媒の例は、酢酸メチルである。フッ素溶媒の例は、フルオロエチレンカーボネート、フルオロプロピオン酸メチル、フルオロベンゼン、フルオロエチルメチルカーボネート、またはフルオロジメチレンカーボネートである。これらから選択される１種の非水溶媒が、単独で使用されてもよい。あるいは、これらから選択される２種以上の非水溶媒の混合物が使用されてもよい。
　リチウム塩の例は、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳＯ３ＣＦ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）、またはＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３である。これらから選択される１種のリチウム塩が、単独で使用されてもよい。あるいは、これらから選択される２種以上のリチウム塩の混合物が使用されてもよい。リチウム塩の濃度は、例えば、０．５ｍｏｌ／リットル以上２ｍｏｌ／リットル以下である。
　ゲル電解質として、非水電解液を含浸させたポリマー材料が使用され得る。ポリマー材料の例は、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、またはエチレンオキシド結合を有するポリマーである。
　イオン液体に含まれるカチオンの例は、
（ｉ）テトラアルキルアンモニウムまたはテトラアルキルホスホニウムのような脂肪族鎖状４級塩類、
（ｉｉ）ピロリジニウム類、モルホリニウム類、イミダゾリニウム類、テトラヒドロピリミジニウム類、ピペラジニウム類、またはピペリジニウム類のような脂肪族環状アンモニウム、または
（ｉｉｉ）ピリジニウム類またはイミダゾリウム類のような含窒素ヘテロ環芳香族カチオン、
ある。
　イオン液体に含まれるアニオンの例は、ＰＦ６ －、ＢＦ４ －、ＳｂＦ６ －、ＡｓＦ６ －、ＳＯ３ＣＦ３ －、Ｎ（ＳＯ２ＣＦ３）２ －、Ｎ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２ －、Ｎ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）－、またはＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３ －である。
　イオン液体はリチウム塩を含有してもよい。
　正極２０１、電解質層２０２、および負極２０３からなる群より選択される少なくとも１つは、粒子同士の密着性を向上する目的で、結着剤を含有していてもよい。
　結着剤の例は、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチルエステル、ポリアクリル酸エチルエステル、ポリアクリル酸ヘキシルエステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル、ポリメタクリル酸エチルエステル、ポリメタクリル酸ヘキシルエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルサルフォン、ヘキサフルオロポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、またはカルボキシメチルセルロースである。共重合体もまた、結着剤として使用されうる。このような結着剤の例は、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、エチレン、プロピレン、ペンタフルオロプロピレン、フルオロメチルビニルエーテル、アクリル酸、およびヘキサジエンからなる群より選択される２種以上の材料の共重合体である。上記の材料から選択される２種以上の混合物が、結着剤として使用されてもよい。
　正極２０１および負極２０３から選択される少なくとも１つは、電子伝導性を高める目的で、導電助剤を含有していてもよい。
　導電助剤の例は、
（ｉ）天然黒鉛または人造黒鉛のようなグラファイト類、
（ｉｉ）アセチレンブラックまたはケッチェンブラックのようなカーボンブラック類、
（ｉｉｉ）炭素繊維または金属繊維のような導電性繊維類、
（ｉｖ）フッ化カーボン、
（ｖ）アルミニウムのような金属粉末類、
（ｖｉ）酸化亜鉛またはチタン酸カリウムのような導電性ウィスカー類、
（ｖｉｉ）酸化チタンのような導電性金属酸化物、または
（ｖｉｉｉ）ポリアニリン、ポリピロール、またはポリチオフェンのような導電性高分子化合物、
である。低コスト化のために、上記（ｉ）または（ｉｉ）の導電助剤が使用されてもよい。
　第２実施形態による電池の形状の例は、コイン型、円筒型、角型、シート型、ボタン型、扁平型、または積層型である。
　第２実施形態による電池は、例えば、正極形成用の材料、電解質層形成用の材料、および負極形成用の材料を準備し、公知の方法で、正極、電解質層、および負極がこの順で配置された積層体を作製することによって製造してもよい。
　以下、実施例を参照しながら、本開示がより詳細に説明される。
　［実施例１］
　（Ｌｉ２Ｔｅの作製）
　－６０℃以下の露点を有するアルゴン雰囲気（以下、「乾燥アルゴン雰囲気」という）中で、原料粉としてＬｉおよびＴｅが、２．５：１のＬｉ：Ｔｅのモル比となるように用意された。これらの原料粉が乳鉢中で粉砕され、混合された。このようにして、混合粉が得られた。混合粉は、乾燥アルゴン雰囲気下において５００度で１時間焼成された。得られた粉末を乳鉢中で粉砕することで、Ｌｉ２Ｔｅの粉末が得られた。
　（固体電解質材料の作製）
　乾燥アルゴン雰囲気中で、原料粉としてＬｉ３Ｎ（シグマアルドリッチ製）およびＬｉ２Ｔｅが１：２のＬｉ３Ｎ：Ｌｉ２Ｔｅのモル比となるように用意された。これらの原料粉が乳鉢中で粉砕され、混合された。このようにして、混合粉が得られた。混合粉は、遊星型ボールミルを用い、１２時間、５００ｒｐｍでミリング処理された。このようにして、実施例１による固体電解質材料の粉末が得られた。実施例１による固体電解質材料は、Ｌｉ７ＮＴｅ２により表される組成を有していた。
　実施例１による固体電解質材料の単位質量あたりのＬｉ、Ｔｅ、およびＮの含有量が、ＸＰＳにより測定された。これらの測定結果から得られたＬｉ、Ｔｅ、およびＮの含有量をもとに、Ｌｉ：Ｔｅ：Ｎモル比が算出された。その結果、実施例１による固体電解質材料は、用意した原料粉のモル比と同様に、７：２：１のＬｉ：Ｔｅ：Ｎモル比を有していた。
　（実験によるイオン伝導度の評価）
　図７は、固体電解質材料のイオン伝導度を評価するために用いられた加圧成形ダイス３００を示す模式図である。
　加圧成形ダイス３００は、パンチ上部３０１、枠型３０２、およびパンチ下部３０３を具備していた。パンチ上部３０１およびパンチ下部３０３は、いずれも、電子伝導性のステンレスから形成されていた。枠型３０２は、絶縁性のポリカーボネートから形成されていた。
　図７に示される加圧成形ダイス３００を用いて、下記の方法により、実施例１による固体電解質材料のイオン伝導度が測定された。
　－３０℃以下の露点を有するドライ雰囲気中で、実施例１による固体電解質材料の粉末（すなわち、図２において固体電解質材料の粉末１０１）が加圧成形ダイス３００の内部に充填された。加圧成形ダイス３００の内部で、実施例１による固体電解質材料に、パンチ上部３０１およびパンチ下部３０３を用いて、３００ＭＰａの圧力が印加された。
　圧力が印加されたまま、パンチ上部３０１およびパンチ下部３０３が、周波数応答アナライザが搭載されたポテンショスタット（Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ社、ＶｅｒｓａＳＴＡＴ４）に接続された。パンチ上部３０１は、作用極および電位測定用端子に接続された。パンチ下部３０３は、対極および参照極に接続された。固体電解質材料のインピーダンスは、室温において、電気化学インピーダンス測定法により測定された。
　図８は、実施例１による固体電解質材料のインピーダンス測定により得られたＣｏｌｅ－Ｃｏｌｅプロットを示すグラフである。
　図８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でのインピーダンスの実数値が、固体電解質材料のイオン伝導に対する抵抗値とみなされた。当該実数値については、図３において示される矢印Ｒｓｅを参照せよ。当該抵抗値を用いて、以下の数式（３９）に基づいて、イオン伝導度が算出された。
　σ＝（Ｒｓｅ×Ｓ／ｔ）－１　・・・（３９）
　ここで、σは、イオン伝導度を表す。Ｓは、固体電解質材料のパンチ上部３０１との接触面積（図２において、枠型３０２の中空部の断面積に等しい）を表す。Ｒｓｅは、インピーダンス測定における固体電解質材料の抵抗値を表す。ｔは、固体電解質材料の厚み（すなわち、図２において、固体電解質材料の粉末１０１から形成される層の厚み）を表す。
　２２℃で測定された、実施例１による固体電解質材料のイオン伝導度は、７．６×１０－５Ｓ／ｃｍであった。
　（電池の作製）
　乾燥アルゴン雰囲気中で、実施例１による固体電解質材料およびグラファイトが１：１の体積比となるように用意された。これらの材料は、乳鉢中で混合された。このようにして、混合物が得られた。
　９．５ｍｍの内径を有する絶縁性の筒の中で、アルジロダイト型硫化物固体電解質であるＬｉ６ＰＳ５Ｃｌ（１００ｍｇ）、実施例１による固体電解質材料（３０ｍｇ）および、上記の混合物が、この順に積層された。なお、ここで用いられた混合物の量は、グラファイトを４ｍｇ含む量であった。この積層体に７４０ＭＰａの圧力が印加され、固体電解質層および第１電極が形成された。
　次に、固体電解質層に、金属Ｉｎ箔、金属Ｌｉ箔、および金属Ｉｎ箔が、この順に積層された。この積層体に４０ＭＰａの圧力が印加され、第２電極が形成された。
　次に、ステンレス鋼から形成された集電体が第１電極および第２電極に取り付けられ、当該集電体に集電リードが取り付けられた。
　最後に、絶縁性フェルールを用いて、絶縁性の筒の内部が外気雰囲気から遮断され、当該筒の内部が密閉された。このようにして、実施例１による電池が得られた。
　（充放電試験）
　図４は、実施例１による電池の初期放電特性を示すグラフである。初期充放電特性は、下記の方法により、測定された。なお、実施例１で作製された電池は充放電試験用のセルであり、負極のハーフセルに相当する。したがって、実施例１は、負極にリチウムイオンが挿入されてハーフセルの電位が下がる方向を充電といい、電位が上がる方向を放電という。すなわち、実施例１での充電とは実質的には（すなわち、フルセルの場合には）放電であり、実施例１での放電とは実質的には充電である。
　実施例１による電池は、２５℃の恒温槽に配置された。
　７４．５μＡ／ｃｍ２の電流密度で、０．０Ｖの電圧に達するまで、実施例１による電池が充電された。当該電流密度は、０．０５Ｃレートに相当する。
　次いで、７４．５μＡ／ｃｍ２の電流密度で、０．５Ｖの電圧に達するまで、実施例１による電池が放電された。
　充放電試験の結果、実施例１による電池は、８２ｍＡｈの初期放電容量を有していた。
　（計算による合成可能性の評価）
　Ａｌ２Ｃｕ型の複合四面体構造を有するＬｉ７Ｔｅ２Ｎのモデルを生成し、第一原理計算によりｃｏｎｖｅｘ　ｈｕｌｌエネルギーを算出することで、合成可能性を評価した。
　Ａｌ２Ｃｕの結晶構造からＡｌ原子をＴｅ原子に、Ｃｕ原子をＮ原子に置換したモデルにおいて、Ｔｅ原子およびＮ原子からなる四面体の中心にＬｉ：Ｔｅ：Ｎ＝７：２：１のモル比になるようにＬｉ原子をランダムに配置した。このランダム配置モデルを１００個生成し、第一原理計算で構造緩和を行い、全エネルギーを算出し、エネルギーが最小のモデルをＡｌ２Ｃｕ型Ｌｉ７Ｔｅ２Ｎとして得た。得られた結晶構造を図１０に示す。図１０は、第一原理計算により最適化された実施例１による固体電解質材料の結晶構造を示す。なお第一原理計算にはＶＡＳＰコードを用いた。
　次に、Ａｌ２Ｃｕ型Ｌｉ７Ｔｅ２Ｎのモデルに対し、第一原理計算によりｃｏｎｖｅｘ　ｈｕｌｌエネルギーを算出した。ｃｏｎｖｅｘ　ｈｕｌｌエネルギーは、目的の相が他の相（競合相）に対して有する相対的安定性の指標となる。なお、競合相はＭａｔｅｒｉａｌｓ　Ｐｒｏｊｅｃｔ（ｈｔｔｐｓ：／／ｍａｔｅｒｉａｌｓｐｒｏｊｅｃｔ．ｏｒｇ／）のデータベースにある化合物を考慮した。Ｌｉ７Ｔｅ２Ｎの場合、熱力学的にはＬｉ８ＴｅＮ２およびＬｉ２Ｔｅが共存するため、すなわちＬｉ８ＴｅＮ２およびＬｉ２Ｔｅが競合相となるため、以下の式（４０）により算出された。
　Ｅｈｕｌｌ（Ｌｉ７Ｔｅ２Ｎ）＝Ｅｔｏｔ（Ｌｉ７Ｔｅ２Ｎ）－３／４Ｅｔｏｔ（Ｌｉ２Ｔｅ）－１／４Ｅｔｏｔ（Ｌｉ８ＴｅＮ２）　・・・（４０）
　ここで、Ｅｈｕｌｌ（Ｌｉ７Ｔｅ２Ｎ）は、Ｌｉ７Ｔｅ２Ｎの単位原子あたりのｃｏｎｖｅｘ　ｈｕｌｌエネルギーを表す。Ｅｔｏｔ（Ｌｉ７Ｔｅ２Ｎ）、Ｅｔｏｔ（Ｌｉ８ＴｅＮ２）、およびＥｔｏｔ（Ｌｉ２Ｔｅ）は、それぞれＬｉ７ＮＴｅ２、Ｌｉ８ＴｅＮ２、およびＬｉ２Ｔｅの単位原子あたりの全エネルギーを表す。なお、ゼロよりも小さい値となる場合は、ｃｏｎｖｅｘ　ｈｕｌｌエネルギーはゼロになる。ｃｏｎｖｅｘ　ｈｕｌｌエネルギーがゼロに近いほど熱力学的に安定であることが示唆される。
　（計算によるイオン伝導度の評価）
　上記の方法で得られたＡｌ２Ｃｕ型Ｌｉ７Ｔｅ２Ｎのモデルを用いて、第一原理分子動力学計算によりイオン伝導度を評価した。カノニカルアンサンブルは、Ｎｏｓｅ　アルゴリズムに沿って１ステップ２ｆｓとして３５０００ステップ計算を、５００、６００、６５０、７００、７５０および８００Ｋの温度で実施した。得られた拡散係数を温度の逆数に対し線形で外挿し、室温での拡散係数Ｄから以下の式（４１）によりイオン伝導度σを算出した。線形外挿の際に大きく傾向から外れる点がある場合は削除した。イオンが拡散せず、拡散係数が算出できない場合は、「伝導しない」と標記した。図４２は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。なお第一原理計算にはＶＡＳＰコードを用いた。
　σ＝（ｚｅ）２ｎＤ／ｋＴ　・・・（４１）
　ここで、ｚｅは電荷量を表す。ｎはリチウムイオン密度を表す。ｋはボルツマン定数を表す。Ｔは温度を表す。
　（実験による結晶構造解析）
　実施例１による固体電解質材料の結晶構造を同定するため、Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定を行った。Ｘ線としてＣｕ－Ｋα線を用い、乾燥アルゴン雰囲気下で測定を行った。
　図７４は、実施例１による固体電解質材料のＸ線回折パターンを示すグラフである。横軸が２θ、縦軸がＸ線回折強度を表す。点線は、計算により予測されたＡｌ２Ｃｕ型Ｌｉ７ＮＴｅ２のＸ線回折パターン（すなわち、シミュレーションピーク）を示す。実施例１による固体電解質材料のＸ線回折パターンは、Ａｌ２Ｃｕ型Ｌｉ７Ｔｅ２Ｎのシミュレーションピークと一致しており、Ａｌ２Ｃｕ型構造をとることが示唆された。
　［実施例２から４］
　（固体電解質材料の作製）
　実施例２では、原料粉として、Ｌｉ３ＮおよびＬｉ２Ｔｅが、１：３のＬｉ３Ｎ：Ｌｉ２Ｔｅのモル比となるように用意された。
　実施例３では、原料粉として、Ｌｉ３ＮおよびＬｉ２Ｔｅが、３：７のＬｉ３Ｎ：Ｌｉ２Ｔｅのモル比となるように用意された。
　実施例４では、原料粉として、Ｌｉ２Ｔｅの代わりにＬｉ２Ｓｅを用いた。Ｌｉ３ＮおよびＬｉ２Ｓｅが、１：２のＬｉ３Ｎ：Ｌｉ２Ｓｅのモル比となるように用意された。
　上記の事項以外は、実施例１と同様にして、実施例２から４による固体電解質材料が得られた。
　図１１は、第一原理計算により最適化された実施例４による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　（実験によるイオン伝導度の評価）
　実施例２から４による固体電解質材料のイオン伝導度が、実施例１と同様に測定された。測定結果は、表２に示される。
　（計算によるイオン伝導度の評価）
　実施例４による固体電解質材料については、実施例１と同様にして、計算によるイオン伝導度が評価された。図４３は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例４による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　（充放電試験）
　実施例２から４による固体電解質材料を用いて、実施例１と同様にして、実施例２から４による電池が得られた。実施例２から４による電池は、実施例１による電池と同様に、良好に充電および放電された。
　［実施例５から３２］
　以下の化合物についてのモデルを生成し、実施例１と同様にして、第一原理計算によりｃｏｎｖｅｘ　ｈｕｌｌエネルギーを算出した。
　モデルを生成する際、基となる複合四面体構造をアニオンに置換し、その四面体サイトにＬｉ原子およびカチオンを配置した構造モデルを５０種類生成し、第一原理計算により最安定構造を抽出した。
　また、実施例１と同様にして、拡散係数を算出し、イオン伝導度を評価した。
　（実施例５から８）
　実施例５から８による固体電解質材料は、Ａｌ２Ｃｕ型の複合四面体構造を有するＬｉ８Ｂｒ５Ｎ、Ｌｉ８Ｉ５Ｎ、Ｌｉ３ＺｎＳ２Ｆ、およびＬｉ３ＭｇＳｅ２Ｆである。
　図１２は、第一原理計算により最適化された実施例５による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図１３は、第一原理計算により最適化された実施例６による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図１４は、第一原理計算により最適化された実施例７による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図１５は、第一原理計算により最適化された実施例８による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図４４は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例５による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図４５は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例６による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図４６は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例７による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図４７は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例８による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　（実施例９から１２）
　実施例９から１２による固体電解質材料は、Ｚｒ４Ａｌ３型の複合四面体構造を有するＬｉ１５Ｔｅ６Ｎ、Ｌｉ６Ｐｂ２Ｏ３Ｃｌ４、Ｌｉ４Ａｌ２Ｓｅ３Ｉ４、およびＬｉ４Ｉｎ２Ｓ３Ｉ４である。
　図１６は、第一原理計算により最適化された実施例９による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図１７は、第一原理計算により最適化された実施例１０による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図１８は、第一原理計算により最適化された実施例１１による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図１９は、第一原理計算により最適化された実施例１２による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図４８は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例９による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図４９は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１０による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図５０は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１１による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図５１は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１２による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　（実施例１３から２６）
　実施例１３から２６による固体電解質材料は、ＮｂＢｅ３型の複合四面体構造を有するＬｉ１０ＢｒＮ３、Ｌｉ１０ＩＮ３、Ｌｉ１１ＳｅＮ３、Ｌｉ１１ＴｅＮ３、Ｌｉ２９Ｚｎ２（ＳｅＮ３）３、Ｌｉ２９Ｚｎ２（ＴｅＮ３）３、Ｌｉ２９Ｍｇ２（ＳｅＮ３）３、Ｌｉ２９Ｍｇ２（ＴｅＮ３）３、Ｌｉ２５Ｓｉ２（ＴｅＰ３）３、Ｌｉ２５Ｇｅ２（ＳＮ３）３、Ｌｉ２５Ｓｎ２（ＴｅＮ３）３、Ｌｉ２４Ｇａ２（ＩＮ３）３、Ｌｉ２４Ｉｎ２（ＩＮ３）３、およびＬｉ２７Ａｌ２（ＴｅＰ３）３である。
　図２０は、第一原理計算により最適化された実施例１３による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図２１は、第一原理計算により最適化された実施例１４による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図２２は、第一原理計算により最適化された実施例１５による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図２３は、第一原理計算により最適化された実施例１６による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図２４は、第一原理計算により最適化された実施例１７による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図２５は、第一原理計算により最適化された実施例１８による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図２６は、第一原理計算により最適化された実施例１９による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図２７は、第一原理計算により最適化された実施例２０による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図２８は、第一原理計算により最適化された実施例２１による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図２９は、第一原理計算により最適化された実施例２２による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図３０は、第一原理計算により最適化された実施例２３による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図３１は、第一原理計算により最適化された実施例２４による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図３２は、第一原理計算により最適化された実施例２５による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図３３は、第一原理計算により最適化された実施例２６による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図５２は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１３による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図５３は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１４による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図５４は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１５による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図５５は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１６による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図５６は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１７による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図５７は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１８による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図５８は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例１９による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図５９は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２０による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図６０は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２１による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図６１は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２２による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図６２は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２３による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図６３は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２４による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図６４は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２５による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図６５は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２６による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　（実施例２７から３０）
　実施例２７から３０による固体電解質材料は、ＣａＣｕ５型の複合四面体構造を有する、Ｌｉ７ＴｅＢｒ５、Ｌｉ１６ＩＮ５、Ｌｉ１６Ｐ５Ｉ、およびＬｉ１６Ａｓ５Ｉである。
　図３４は、第一原理計算により最適化された実施例２７による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図３５は、第一原理計算により最適化された実施例２８による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図３６は、第一原理計算により最適化された実施例２９による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図３７は、第一原理計算により最適化された実施例３０による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図６６は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２７による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図６７は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２８による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図６８は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例２９による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図６９は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例３０による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　（実施例３１および３２）
　実施例３１および３２による固体電解質材料は、ＦｅＢ型の複合四面体構造を有する、Ｌｉ３ＣａＳＮおよびＬｉ３ＣａＳｂＴｅである。
　図３８は、第一原理計算により最適化された実施例３１による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図３９は、第一原理計算により最適化された実施例３２による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図７０は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例３１による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図７１は、第一原理分子動力学計算により計算された実施例３２による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　［比較例１から４］
　（固体電解質材料の作製）
　比較例１では、原料粉として、Ｌｉ３ＮおよびＬｉ２Ｔｅが、２：１のＬｉ３Ｎ：Ｌｉ２Ｔｅのモル比となるように用意された。
　比較例２では、原料粉として、Ｌｉ３ＮおよびＬｉ２Ｔｅが、１．７５：１．２５のＬｉ３Ｎ：Ｌｉ２Ｔｅのモル比となるように用意された。
　比較例４では、原料粉として、Ｌｉ２Ｔｅが用意された。
　上記の事項以外は、実施例１と同様にして、比較例１、２、および４による固体電解質材料が得られた。
　図４０は、第一原理計算により最適化された比較例１による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　図４１は、第一原理計算により最適化された比較例４による固体電解質材料の結晶構造を示す図である。
　（イオン伝導度の評価）
　比較例１、２、および４による固体電解質材料のイオン伝導度は、実施例１と同様に測定された。測定結果は、表２に示される。
　（計算による合成可能性の評価）
　比較例１、３、および４については、実施例１と同様にして、計算による合成可能性が評価された。
　比較例３では、ＭｇＣｕ２型の複合四面体構造を有するＬｉ７ＮＴｅ２のモデルを評価した。
　（計算によるイオン伝導度の評価）
　比較例１、３、および４については、実施例１と同様にして、計算によるイオン伝導度が評価された。
　図７２は、第一原理分子動力学計算により計算された比較例１による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
　図７３は、第一原理分子動力学計算により計算された比較例３による固体電解質材料のＬｉイオンの拡散係数の温度依存性を示すグラフである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　（考察）
　表２から明らかなように、実施例１から４による固体電解質材料は、実験的に合成され、室温近傍において、７×１０－５Ｓ／ｃｍ以上の高いイオン伝導性を有する。また、実施例５から３２による固体電解質材料のイオン伝導度の計算値は、２×１０－３Ｓ／ｃｍ以上であり、比較例と比べて高いイオン伝導性が期待できる。したがって、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素をイオン伝導種として含み、かつ二面体面をもたない多面体を少なくとも一つ以上含む複合四面体構造のアニオンフレームワークを含む固体電解質材料は、高いイオン伝導性を有する。
　ここで、Ｗｅｎｈａｏらの論文（Ｓ．　Ｗｅｎｈａｏ，　ｅｔ　ａｌ．　“Ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ　ｓｃａｌｅ　ｏｆ　ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｍｅｔａｓｔａｂｉｌｉｔｙ．”　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｄｖａｎｃｅｓ　２．１１　（２０１６）：　ｅ１６００２２５．）に記載されているように、ｃｏｎｖｅｘ　ｈｕｌｌエネルギーが０．１ｅＶ以下であれば、合成が可能であることが示唆されている。したがって、実施例５から３２による固体電解質材料は合成可能である。
　実施例１から４による電池は、室温において充電および放電された。
　以上のように、本開示による固体電解質材料は、イオン伝導度を向上させ得る材料であり、かつ良好に充電および放電可能な電池を提供するために適切である。
　本開示の固体電解質材料は、例えば、電池（例えば、全固体リチウムイオン二次電池）において利用される。
１００　固体電解質粒子
１０１　固体電解質材料の粉末
２０１　正極
２０２　電解質層
２０３　負極
２０４　正極活物質粒子
２０５　負極活物質粒子
３００　加圧成形ダイス
３０１　パンチ上部
３０２　枠型
３０３　パンチ下部
１０００　電池

Claims (19)

  1. 　イオン伝導種と、
    　アニオンフレームワークと、
    を含み、
    　前記イオン伝導種は、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素であり、
    　前記アニオンフレームワークは、二面体面を持たない複合四面体構造を有する、
    固体電解質材料。
  2. 　前記複合四面体構造は、Ｉｈ、Ｏｈ、Ｔｈ、Ｃｓ、Ｃｉ、Ｃ１、Ｓ２ｎ、Ｄｎｈ、Ｄｎ、Ｃｎｈ、Ｃｎｖ、およびＣｎからなる群より選択される少なくとも１つの点群に属する構造を有し、
    　前記ｎは整数を表す、
    請求項１に記載の固体電解質材料。
  3. 　前記複合四面体構造は、Ｔｈ、Ｃ２ｖ、Ｄ２ｈ、Ｄ３ｈ、およびＤ４からなる群より選択される少なくとも１つの点群に属する構造を有する、
    請求項２に記載の固体電解質材料。
  4. 　前記アニオンフレームワークは、Ｚｒ４Ａｌ３型構造、Ａｌ２Ｃｕ型構造、ＡｌＢ２型構造、ＴｈＳｉ２型構造、ＣｒＢ型構造、ＦｅＢ型構造、ＣａＣｕ５型構造、ＮｂＢｅ３型構造、Ｃｅ２Ｎｉ７型構造、またはＴｈ２Ｚｎ７型構造を有する、
    請求項１から３のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  5. 　前記イオン伝導種は、リチウムを含む、
    請求項１から４のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  6. 　前記アニオンフレームワークは、Ｚｒ４Ａｌ３型構造を有する、
    請求項５に記載の固体電解質材料。
  7. 　以下の組成式（１）または（２）により表され、
    　Ｌｉ３ｘ＋４ｚＸ３Ｚ４　・・・（１）
    　Ｌｉ６ｘ＋ｚＸ６Ｚ　・・・（２）
    　ここで、
    　ＸおよびＺはアニオンであり、
    　ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素であり、
    　ｘは、Ｘの価数の絶対値を表し、
    　ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す、
    請求項６に記載の固体電解質材料。
  8. 　以下の組成式（３）、（４）、（５）、または（６）により表され、
    　Ｌｉ３ｘ＋４ｚ－ａＡＸ３Ｚ４　・・・（３）
    　Ｌｉ３ｘ＋４ｚ－２ａＡ２Ｘ３Ｚ４　・・・（４）
    　Ｌｉ６ｘ＋ｚ－ａＡＸ６Ｚ　・・・（５）
    　Ｌｉ６ｘ＋ｚ－２ａＡ２Ｘ６Ｚ　・・・（６）
    　ここで、
    　Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンであり、
    　ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素であり、
    　Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種であり、
    　ｘは、Ｘの価数の絶対値を表し、
    　ｚは、Ｚの価数の絶対値を表し、
    　ａは、Ａの価数の絶対値を表す、
    請求項６に記載の固体電解質材料。
  9. 　前記アニオンフレームワークは、Ａｌ２Ｃｕ型構造を有する、
    請求項５に記載の固体電解質材料。
  10. 　以下の組成式（７）により表され、
    　Ｌｉ２ｘ＋ｚＸ２Ｚ　・・・（７）
    　ここで、
    　ＸおよびＺはアニオンであり、
    　ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素であり、
    　ｘは、Ｘの価数の絶対値を表し、
    　ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す、
    請求項９に記載の固体電解質材料。
  11. 　以下の組成式（８）により表され、
    　Ｌｉ３ｘ＋ｚＸ３Ｚ　・・・（８）
    　ここで、
    　ＸおよびＺはアニオンであり、
    　ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素であり、
    　ｘは、Ｘの価数の絶対値を表し、
    　ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す、
    請求項９に記載の固体電解質材料。
  12. 　以下の組成式（９）により表され、
    　Ｌｉ７ｘ＋３ｚＸ７Ｚ３　・・・（９）
    　ここで、
    　ＸおよびＺはアニオンであり、
    　ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素であり、
    　ｘは、Ｘの価数の絶対値を表し、
    　ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す、
    請求項９に記載の固体電解質材料。
  13. 　以下の組成式（１０）により表され、
    　Ｌｉ５ｘ＋ｚＸ５Ｚ　・・・（１０）
    　ここで、
    　ＸおよびＺはアニオンであり、
    　ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素であり、
    　ｘは、Ｘの価数の絶対値を表し、
    　ｚは、Ｚの価数の絶対値を表す、
    請求項９に記載の固体電解質材料。
  14. 　以下の組成式（１１）により表され、
    　Ｌｉ２ｘ＋ｚ－ａＡＸ２Ｚ　・・・（１１）
    　ここで、
    　Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンであり、
    　ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素であり、
    　Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種であり、
    　ｘは、Ｘの価数の絶対値を表し、
    　ｚは、Ｚの価数の絶対値を表し、
    　ａは、Ａの価数の絶対値を表す、
    請求項９に記載の固体電解質材料。
  15. 　以下の組成式（１２）により表され、
    　Ｌｉ５ｘ＋ｚ－ａＡＸ５Ｚ　・・・（１２）
    　ここで、
    　Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンであり、
    　ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素であり、
    　Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種であり、
    　ｘは、Ｘの価数の絶対値を表し、
    　ｚは、Ｚの価数の絶対値を表し、
    　ａは、Ａの価数の絶対値を表す、
    請求項９に記載の固体電解質材料。
  16. 　以下の組成式（１３）により表され、
    　Ｌｉ４ｘ＋２ｚ－ａＡＸ４Ｚ２　・・・（１３）
    　ここで、
    　Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンであり、
    　ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素であり、
    　Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種であり、
    　ｘは、Ｘの価数の絶対値を表し、
    　ｚは、Ｚの価数の絶対値を表し、
    　ａは、Ａの価数の絶対値を表す、
    請求項９に記載の固体電解質材料。
  17. 　以下の組成式（１４）により表され、
    　Ｌｉ１０ｘ＋２ｚ－ａＡＸ１０Ｚ２　・・・（１４）
    　ここで、
    　Ａはカチオンであり、かつＸおよびＺはアニオンであり、
    　ＸおよびＺは、それぞれ独立に、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、および第１７族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素であり、
    　Ａは、Ｌｉ以外のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および第１６族元素からなる群より選択される少なくとも１種であり、
    　ｘは、Ｘの価数の絶対値を表し、
    　ｚは、Ｚの価数の絶対値を表し、
    　ａは、Ａの価数の絶対値を表す、
    請求項９に記載の固体電解質材料。
  18. 　Ｌｉ７ＮＴｅ２、Ｌｉ９ＮＴｅ３、Ｌｉ２３Ｎ３Ｔｅ７、またはＬｉ７ＮＳｅ２により表される、
    請求項９に記載の固体電解質材料。
  19. 　正極、
    　負極、および
    　前記正極および前記負極の間に配置されている電解質層、
    を備え、
    　前記正極、前記負極、および前記電解質層からなる群より選択される少なくとも１つは、請求項１から１８のいずれか一項に記載の固体電解質材料を含む、
    電池。
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