WO2023053807A1 - 固体電解質材料およびそれを用いた電池 - Google Patents

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WO2023053807A1
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solid electrolyte
electrolyte material
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less
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洋平 林
章裕 酒井
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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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    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers

Definitions

  • the solid electrolyte material according to the twenty-first aspect has high lithium ion conductivity.
  • the solid electrolyte material according to the twenty-first aspect can have, for example, an ion conductivity of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 S/cm or more.
  • the ionic conductivity of the solid electrolyte material can be increased.
  • b3/(a3+b3)>0.025 may be satisfied in the composition formula (3).
  • the ionic conductivity of the solid electrolyte material can be increased.
  • the ionic conductivity of the solid electrolyte material can be enhanced. Also, according to the twenty-seventh aspect, a stable crystal structure is realized.
  • the solid electrolyte material according to the twenty-ninth aspect has high ionic conductivity.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment is A solid electrolyte material comprising Li, O, and X, X is at least one selected from the group consisting of F, Cl, Br, and I;
  • the solid electrolyte material satisfies any one of the following (A) to (C): (A) Si and Al are further included. (B) Mg and Al are further included. (C) Cr is further included.
  • 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.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment consists essentially of Li, Si, Al, O, and X
  • the ratio of the total amount of substances of Li, Si, Al, O, and X (ie, mole fraction) to the total amount is 95% or more. As an example, the ratio may be 98% or greater.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may consist only of Li, Si, Al, O, and X in order to increase the ionic conductivity of the solid electrolyte material.
  • the upper and lower limits of c1/(a1+c1) are greater than 0.4, 0.438, 0.643, 0.667, 0.77, 0.794, 0.823, 0.438. 906, and less than 0.95.
  • b1/c1>0.05 may be satisfied in formula (1). This allows the crystal phase to stably exist in the crystal. That is, a stable crystal structure is realized.
  • b1/c1 ⁇ 1.0 may be satisfied in formula (1). This allows the crystal phase to stably exist in the crystal. That is, a stable crystal structure is realized.
  • 0.05 ⁇ b1/c1 ⁇ 1.0 may be satisfied, and 0.05 ⁇ b1/c1 ⁇ 0.8 is satisfied.
  • 0.0526 ⁇ b1/c1 ⁇ 0.25 may be satisfied.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may contain the 1-2 crystal phase if the above (A) is satisfied.
  • A In the X-ray diffraction pattern of the 1-2 crystal phase, 11 ° or more and 14 ° or less, 15 ° or more and 17 ° or less, 23 ° or more and 26 ° or less, 26 ° or more and 28.5 ° or less, and 28 At least one peak is present in each of the diffraction angle 2-theta ranges of greater than .5 degrees and 30 degrees or less, and diffraction angles 2-theta of 20 degrees or more and 23 degrees or less and 30.5 degrees or more and 33 degrees or less There are at least two peaks in each range.
  • a solid electrolyte material containing the 1-2 crystalline phase has high ionic conductivity.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may contain both the 1-1 crystal phase and the 1-2 crystal phase.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment satisfies the above (A), it further contains a 1-3 crystal phase having a crystal structure different from the 1-1 crystal phase and the 1-2 crystal phase. good too.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may consist essentially of Li, Mg, Al, O, and X when satisfying (B) above.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment can have, for example, an ion conductivity of 4 ⁇ 10 ⁇ 7 S/cm or more near room temperature.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment consists essentially of Li, Mg, Al, O, and X
  • the ratio of the total amount of substances of Li, Mg, Al, O, and X (ie, mole fraction) to the total amount is 95% or more. As an example, the ratio may be 98% or greater.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may consist only of Li, Mg, Al, O, and X in order to increase the ionic conductivity of the solid electrolyte material.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment desirably does not contain sulfur if the above (B) is satisfied.
  • a sulfur-free solid electrolyte material does not generate hydrogen sulfide even when exposed to the atmosphere, and is therefore excellent in safety.
  • the sulfide solid electrolyte disclosed in Patent Document 1 can generate hydrogen sulfide when exposed to the atmosphere.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material represented by the following compositional formula (2). Lia2Mgb2Alc2Od2Xe2 ( 2 ) _ where a2>0, b2>0, c2>0, d2>0, and e2>0 are satisfied.
  • c2/(a2+c2)>0.1 may be satisfied in formula (2).
  • the amount of lithium contained in the crystal does not become excessive, so that lithium is easily dissolved in the crystal. That is, a stable crystal structure is realized.
  • c2/(a2+c2) ⁇ 0.95 may be satisfied in formula (2).
  • a sufficient amount of lithium ions are present in the crystal, making it easier for the lithium ions to conduct.
  • the upper and lower limits of c2/(a2+c2) are selected from numerical values greater than 0.1, 0.175, 0.225, 0.6, 0.675, and less than 0.95. may be defined by any combination of
  • b2/c2>0.05 may be satisfied in formula (2). This allows the crystal phase to stably exist in the crystal. That is, a stable crystal structure is realized.
  • b2/c2 ⁇ 2 may be satisfied in formula (2). This allows the crystal phase to stably exist in the crystal. That is, a stable crystal structure is realized.
  • the upper and lower limits of b2/c2 are any values selected from the following numerical values: more than 0.05, 0.111, 0.250, 0.429, 0.8, 1 and less than 2 It can be defined by a combination.
  • 0.05 ⁇ b2/c2 ⁇ 2 may be satisfied, and 0.1 ⁇ b2/c2 ⁇ 1 may be satisfied, 0.111 ⁇ b2/c2 ⁇ 0.429 may be satisfied.
  • e2/(d2+e2)>0.4 may be satisfied in formula (2).
  • the amount of oxygen contained in the crystal does not become excessive, so that oxygen, which is a divalent anion, can be suppressed from inhibiting the conduction of lithium ions.
  • the upper and lower limits of e2/(d2+e2) are selected from numerical values exceeding 0.4, 0.45, 0.5, 0.8, 0.833 and less than 0.95. Any combination may be defined.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may contain the 2-1 crystal phase if the above (B) is satisfied.
  • at least one diffraction angle 2 ⁇ range of 28° or more and 32° or less, 33° or more and 37° or less, and 48° or more and 52° or less There are peaks.
  • the solid electrolyte material containing the 2-1 crystal phase has high ionic conductivity.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may further contain a 2-2 crystal phase having a different crystal structure from the 2-1 crystal phase if the above (B) is satisfied.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may satisfy (C) above.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment can have an ionic conductivity of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 S/cm or more at around room temperature, for example.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment does not substantially contain sulfur.
  • the fact that the solid electrolyte material according to the first embodiment does not substantially contain sulfur means that the solid electrolyte material does not contain sulfur as a constituent element except sulfur that is unavoidably mixed as an impurity.
  • sulfur mixed as an impurity in the solid electrolyte material is, for example, 1 mol % or less.
  • a sulfur-free solid electrolyte material does not generate hydrogen sulfide even when exposed to the atmosphere, and is therefore excellent in safety.
  • the sulfide solid electrolyte disclosed in Patent Document 1 can generate hydrogen sulfide when exposed to the atmosphere.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may consist only of Li, Cr, O, and X in order to increase the ionic conductivity of the solid electrolyte material.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may further contain Al if the above (C) is satisfied.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may consist essentially of Li, Cr, Al, O, and X.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment consists essentially of Li, Cr, Al, O, and X
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may consist only of Li, Cr, Al, O, and X in order to increase the ionic conductivity of the solid electrolyte material.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may be a material represented by the following compositional formula (3). Lia3Crb3Alc3Od3Xe3 ( 3 ) _ where a3>0, b3>0, c3>0, d3>0, and e3>0 are satisfied.
  • b3/(a3+b3)>0.025 may be satisfied in formula (3).
  • the amount of lithium contained in the crystal does not become excessive, so that lithium is easily dissolved in the crystal. That is, a stable crystal structure is realized.
  • the upper and lower limits of b3/(a3+b3) are more than 0.025, 0.0323, 0.0625, 0.25, 0.333, and less than 0.95. may be defined by any combination of
  • e3/(d3+e3)>0.4 may be satisfied in formula (3).
  • the amount of oxygen contained in the crystal does not become excessive, so that oxygen, which is a divalent anion, can be suppressed from inhibiting the conduction of lithium ions.
  • the upper and lower limits of e3 / (d3 + e3) are selected from numerical values greater than 0.4, 0.45, 0.75, 0.8, 0.833 and less than 0.95 Any combination may be defined.
  • 0 ⁇ c3/b3 ⁇ 20 may be satisfied in the formula (3). This allows the crystal phase to stably exist in the crystal. That is, a stable crystal structure is realized.
  • 0 ⁇ c3/b3 ⁇ 20 may be satisfied, 0 ⁇ c3/b3 ⁇ 15 may be satisfied, and 0 ⁇ c3/ b3 ⁇ 9 may be satisfied.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may contain the 3-1 crystal phase if the above (C) is satisfied.
  • C X-ray diffraction pattern
  • at least one diffraction angle 2 ⁇ range of 28° or more and 32° or less, 33° or more and 37° or less, and 48° or more and 52° or less There are peaks.
  • a solid electrolyte material containing the 3-1 crystalline phase has high ionic conductivity.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment may contain the 3-2 crystal phase if the above (C) is satisfied.
  • C the above
  • In the X-ray diffraction pattern of the 3-2 crystal phase 23 ° or more and 27 ° or less, 32 ° or more and 35 ° or less, 35 ° or more and 38 ° or less, 40 ° or more and 44 ° or less, and 53 ° or more And at least one peak exists in each range of diffraction angles 2 ⁇ of 57° or less.
  • a solid electrolyte material containing the 3-2 crystalline phase has high ionic conductivity.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment is selected from the group consisting of the 3-1 crystal phase and the 3-2 crystal phase when satisfying (C) above. may contain at least two
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment satisfies the above (C), it further contains a 3-3 crystal phase having a crystal structure different from the 3-1 crystal phase and the 3-2 crystal phase. good too.
  • X may contain Cl in the solid electrolyte material according to the first embodiment.
  • X may be Cl.
  • 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 (for example, spherical), the solid electrolyte material may have a median diameter of 0.1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and may have a median diameter of 0.5 ⁇ m or more and It may have a median diameter of 10 ⁇ m or less. Thereby, the solid electrolyte material according to the first embodiment has higher ionic conductivity. Furthermore, when the solid electrolyte material according to the first embodiment is mixed with another material such as an active material, the solid electrolyte material according to the first embodiment and the other material are well dispersed.
  • the median diameter means the particle size (d50) when the cumulative volume in the volume-based particle size distribution is equal to 50%.
  • 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.
  • Raw material powders of halides and oxides are mixed so as to have the desired composition.
  • Raw material powders are prepared and mixed so as to obtain the desired composition.
  • the raw material powder may be, for example, a halide or an oxide.
  • the raw material powders may be mixed in a pre-adjusted molar ratio so as to compensate for composition changes that may occur during the synthesis process.
  • the raw material powders may be mixed in a pre-adjusted molar ratio so as to compensate for composition changes that may occur during the synthesis process.
  • the raw material powders may be mixed in a pre-adjusted molar ratio so as to compensate for composition changes that may occur during the synthesis process.
  • 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 resulting reactants may be further calcined in an inert gas atmosphere or in vacuum.
  • a mixture of raw material powders may be fired in an inert gas atmosphere or in vacuum to react with each other to obtain a reactant.
  • inert gases are helium, nitrogen, or argon.
  • the solid electrolyte material according to the first embodiment is obtained.
  • the composition of the solid electrolyte material can be determined, for example, by high frequency inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometry and ion chromatography.
  • ICP inductively coupled plasma
  • the composition of Li can be determined by ICP emission spectroscopy
  • the composition of Si, Mg, Cr, Al, O, and X can be determined by ion chromatography.
  • 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. 1 is a cross-sectional view of a 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 disposed between positive electrode 201 and negative electrode 203 .
  • a positive electrode 201 contains a positive electrode active material 204 and a solid electrolyte 100 .
  • the negative electrode 203 contains a negative electrode active material 205 and a solid electrolyte 100 .
  • the solid electrolyte 100 includes, for example, the solid electrolyte material according to the first embodiment.
  • the solid electrolyte 100 is, for example, 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 100 may be particles made of the solid electrolyte material according to the first embodiment.
  • the positive electrode 201 contains a material that can occlude and release metal ions (for example, lithium ions).
  • the material is, for example, the positive electrode active material 204 .
  • cathode active materials 204 include 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. is.
  • lithium-containing transition metal oxides are Li(Ni,Co,Al) O2 , LiCoO2 or Li(Ni,Co,Mn) O2 .
  • a suitable example of the positive electrode active material 204 is Li(Ni, Co, Mn)O 2 . Li(Ni, Co, Mn) O 2 can be charged and discharged at potentials of 4V or higher.
  • (A, B, C) means "at least one selected from the group consisting of A, B, and C.”
  • A, B, and C all represent elements.
  • the shape of the positive electrode active material 204 is not limited to a specific shape.
  • the cathode active material 204 may be particles.
  • the positive electrode active material 204 may have a median diameter of 0.1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • positive electrode active material 204 and solid electrolyte 100 can be well dispersed in positive electrode 201 . Thereby, the charge/discharge characteristics of the battery 1000 are improved.
  • the positive electrode active material 204 has a median diameter of 100 ⁇ m or less, the diffusion rate of lithium in the positive electrode active material 204 is improved. This allows battery 1000 to operate at high output.
  • the positive electrode active material 204 may have a larger median diameter than the solid electrolyte 100 . Thereby, the positive electrode active material 204 and the solid electrolyte 100 can be well dispersed in the positive electrode 201 .
  • the ratio of the volume of the positive electrode active material 204 to the total volume of the positive electrode active material 204 and the volume of the solid electrolyte 100 is 0.30 or more and 0.95 or less.
  • the positive electrode 201 may have a thickness of 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • 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 solid electrolyte material contained in the electrolyte layer 202 may contain the solid electrolyte material according to the first embodiment.
  • 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 solid electrolyte material according to the first embodiment will be referred to as the first solid electrolyte material.
  • a solid electrolyte material different from the first solid electrolyte material is referred to as a second solid electrolyte material.
  • 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 be composed only of the second solid electrolyte material.
  • Examples of second solid electrolyte materials are Li2MgX'4 , Li2FeX'4 , Li(Al,Ga,In)X'4 , Li3 (Al,Ga,In) X'6 , and LiX'.
  • X' is at least one selected from the group consisting of F, Cl, Br and I.
  • the electrolyte layer 202 may have a thickness of 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ 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 100 ⁇ 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 (for example, lithium ions).
  • the material is, for example, the negative electrode active material 205 .
  • Examples of the negative electrode active material 205 are metal materials, carbon materials, oxides, nitrides, tin compounds, or silicon compounds.
  • the metallic material may be a single metallic material, or may be 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.
  • suitable examples of negative electrode active materials are silicon (ie, Si), tin (ie, Sn), silicon compounds, or tin compounds.
  • the shape of the negative electrode active material 205 is not limited to a specific shape.
  • the negative electrode active material 205 may be particles.
  • the negative electrode active material 205 may have a median diameter of 0.1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • negative electrode active material 205 and solid electrolyte 100 can be well dispersed in negative electrode 203 . Thereby, the charge/discharge characteristics of the battery 1000 are improved.
  • the negative electrode active material 205 has a median diameter of 100 ⁇ m or less, the diffusion rate of lithium in the negative electrode active material 205 is improved. This allows battery 1000 to operate at high output.
  • the negative electrode active material 205 may have a larger median diameter than the solid electrolyte 100 . As a result, the dispersion state of the negative electrode active material 205 and the solid electrolyte 100 is improved in the negative electrode 203 .
  • the ratio of the volume of the negative electrode active material 205 to the total volume of the negative electrode active material 205 and the volume of the solid electrolyte 100 is 0.30 or more and 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.
  • a second solid electrolyte material for the purpose of enhancing ion conductivity, chemical stability, and electrochemical stability.
  • the second solid electrolyte material are sulfide solid electrolytes, oxide solid electrolytes, halide solid electrolytes, or organic polymer solid electrolytes.
  • sulfide solid electrolytes are Li 2 SP 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 Li10GeP2S12 . _
  • oxide solid electrolytes are (i) NASICON-type solid electrolytes such as LiTi2 ( PO4 ) 3 or elemental substitutions thereof; (ii) perovskite-type solid electrolytes such as (LaLi) TiO3 ; (iii) LISICON -type solid electrolytes such as Li14ZnGe4O16 , Li4SiO4 , LiGeO4 or elemental substitutions thereof ; (iv) garnet- type solid electrolytes such as Li7La3Zr2O12 or its elemental substitutions, or ( v) Li3PO4 or its N substitutions, is.
  • NASICON-type solid electrolytes such as LiTi2 ( PO4 ) 3 or elemental substitutions thereof
  • perovskite-type solid electrolytes such as (LaLi) TiO3 ;
  • LISICON -type solid electrolytes such as Li14ZnGe4O16 , Li4SiO4 , LiGeO4
  • halide solid electrolytes are Li 2 MgX′ 4 , Li 2 FeX′ 4 , Li(Al,Ga,In)X′ 4 , Li 3 (Al,Ga,In)X′ 6 , as described above. or LiX'.
  • halide solid electrolyte is the compound represented by LipMeqYrZ6 .
  • 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.
  • Z is at least one selected from the group consisting of F, Cl, Br and I; "Semimetallic elements" are B, Si, Ge, As, Sb, and Te.
  • Metallic element means 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).
  • Me is selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Sc, Al, Ga, Bi, Zr, Hf, Ti, Sn, Ta, and Nb. At least one may be selected.
  • the halide solid electrolyte may be Li3YCl6 or Li3YBr6 .
  • organic polymer solid electrolytes examples include 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, it can increase ion conductivity.
  • lithium salts are LiPF6 , LiBF4 , LiSbF6, LiAsF6 , LiSO3CF3 , LiN( SO2CF3 ) 2 , LiN( SO2C2F5 ) 2 , LiN( SO2CF3 ) ( SO 2C4F9 ) , 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 a non-aqueous electrolyte, a gel electrolyte, or a It may contain an ionic liquid.
  • 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 concentration of the lithium salt is, for example, 0.5 mol/liter or more and 2 mol/liter or less.
  • a polymer material impregnated with a non-aqueous electrolyte can be used as the gel electrolyte.
  • examples of polymeric materials are polyethylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, or polymers with ethylene oxide linkages.
  • 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, is.
  • aliphatic chain quaternary salts such as tetraalkylammonium or tetraalkylphosphonium
  • aliphatic cyclic ammoniums such as pyrrolidiniums, morpholiniums, imidazoliniums, tetrahydropyrimidiniums, piperaziniums, or piperidiniums
  • nitrogen-containing heteroatoms such as pyridin
  • Examples of anions contained in the ionic liquid 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 ( SO2CF3 ) ( SO2C4F9 )- , or C( SO2CF3 ) 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 in order to enhance 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 in order to increase 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 be manufactured by making laminated laminates.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a pressure molding die 300 used for evaluating the ionic conductivity of solid electrolyte materials.
  • FIG. 2 is a graph showing X-ray diffraction patterns of solid electrolyte materials according to Examples 1-2 to 1-5. The positions of the observed peaks are shown in Table 2.
  • the cell according to Example 2-1 was then discharged at a current density of 105 ⁇ A/cm 2 until the positive electrode reached a voltage of 2.50 V with respect to the negative electrode.
  • This current density corresponds to a 0.05C rate (ie, 20 hour rate) to the theoretical capacity of the battery.
  • Discharge is the condition in which current flows in the direction that Li-lithium ions migrate from the Li metal (ie, the negative electrode) to the positive electrode containing the NCM.
  • Example 3-1 Preparation of Solid Electrolyte Material
  • a mixture of these raw material powders was milled at 500 rpm for 12 hours using a planetary ball mill.
  • a solid electrolyte material powder according to Example 3-1 was obtained.
  • the solid electrolyte material according to Example 3-1 had Li 3 CrOCl 4 .
  • Example 3-1 [Analysis of crystal structure] The X-ray diffraction pattern of the solid electrolyte material according to Example 3-1 was measured in the same manner as in Example 1-1.
  • FIG. 9 is a graph showing the X-ray diffraction pattern of the solid electrolyte material according to Example 3-1.
  • a battery according to Example 3-1 was obtained in the same manner as in Example 1-1 using the solid electrolyte material according to Example 3-1.
  • the battery according to Example 3-1 was placed in a constant temperature bath at 25°C.
  • the solid electrolyte materials according to Example 1-1 and Examples 1-4 to 1-5 had an X-ray diffraction pattern obtained by X-ray diffraction measurement using a Cu—K ⁇ ray of 14° or more and 16° or less, Each of the diffraction angle 2 ⁇ ranges of 18° or more and 19° or less, 19° or more and 20° or less, 26° or more and 28° or less, 28° or more and 30.5° or less, and 47° or more and 50° or less and at least three peaks in the diffraction angle 2 ⁇ range of more than 30.5° and 33° or less. That is, the solid electrolyte materials according to Examples 1-1, 1-4, and 1-5 contained the 1-1 crystal phase.
  • the solid electrolyte materials according to Examples 1-2 to 1-3 have X-ray diffraction patterns of 11° or more and 14° or less, 15° or more and 17° or less, 23° or more and 26° or less, 26° or more and 28° or less. .5° or less and at least one peak in each of the diffraction angle 2 ⁇ ranges of more than 28.5° and 30° or less, and 20° or more and 23° or less and 30.5° or more and 33° It had at least two peaks in each of the diffraction angle 2 ⁇ ranges of 2° or less. That is, the solid electrolyte materials according to Examples 1-2 and 1-3 contained the 1-2 crystal phase.
  • the solid electrolyte materials according to Examples 2-1 to 2-4 had X-ray diffraction patterns obtained by X-ray diffraction measurement using Cu—K ⁇ rays of 28° or more and 32° or less and 33° or more and 37° or less. , and a diffraction angle 2 ⁇ range of 48° or more and 52° or less. That is, the solid electrolyte materials according to Examples 2-1 to 2-4 contained the 2-1 crystal phase.
  • the solid electrolyte materials according to Examples 3-1 to 3-4 have X-ray diffraction patterns obtained by X-ray diffraction measurement using Cu—K ⁇ rays of 28° or more and 32° or less, 33° or more and 37° or less. , and a diffraction angle 2 ⁇ range of 48° or more and 52° or less. That is, the solid electrolyte materials according to Examples 3-1 to 3-4 contained the 3-1 crystal phase.
  • the solid electrolyte material according to Example 3-2 has an X-ray diffraction pattern obtained by X-ray diffraction measurement using a Cu—K ⁇ ray: 23° or more and 27° or less, 32° or more and 35° or less, and more than 35°. It also had peaks in the diffraction angle 2 ⁇ ranges of 38° or less, 40° or more and 44° or less, and 53° or more and 57° or less. That is, the solid electrolyte material according to Example 3-2 contained the 3-2 crystal phase.
  • the solid electrolyte materials according to Examples 1-1 to 1-5, 2-1 to 2-4, and 3-1 to 3-4 do not contain sulfur and therefore do not generate hydrogen sulfide.
  • the solid electrolyte materials of Examples 1-1, 2-1, and 3-1 exhibited good discharge characteristics in batteries using NCM as the positive electrode active material. Therefore, the solid electrolyte material of the present disclosure can be used with positive electrode active materials that can be charged and discharged at potentials of 4V or higher. As a result, the solid electrolyte material of the present disclosure can improve the energy density of batteries.
  • the battery of the present disclosure can be used, for example, as an all-solid lithium ion secondary battery.

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Abstract

本開示による固体電解質材料は、Ｌｉ、Ｏ、およびＸを含む固体電解質材料であって、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つであり、前記固体電解質材料は、以下の（Ａ）から（Ｃ）のいずれか１つを満たす：（Ａ）ＳｉおよびＡｌをさらに含む。（Ｂ）ＭｇおよびＡｌをさらに含む。（Ｃ）Ｃｒをさらに含む。本開示の電池１０００は、正極２０１と、負極２０３と、正極２０１および負極２０３の間に設けられた電解質層２０２と、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有する。

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、硫化物固体電解質材料が用いられた全固体電池を開示している。
特開２０１１－１２９３１２号公報
　本開示の目的は、リチウム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、
　Ｌｉ、Ｏ、およびＸを含む固体電解質材料であって、
　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つであり、
　前記固体電解質材料は、以下の（Ａ）から（Ｃ）のいずれか１つを満たす：
（Ａ）ＳｉおよびＡｌをさらに含む。
（Ｂ）ＭｇおよびＡｌをさらに含む。
（Ｃ）Ｃｒをさらに含む。
　本開示は、リチウム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１は、第２実施形態による電池１０００の断面図である。 図２は、実施例１－１から１－５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。 図３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の模式図である。 図４は、実施例１－１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５は、実施例１－１による電池の初期放電特性を示すグラフである。 図６は、実施例２－１から２－４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。 図７は、実施例２－１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は、実施例２－１による電池の初期放電特性を示すグラフである。 図９は、実施例３－１から３－４による固体電解質材料のＸ線回折パターンを示すラフである。 図１０は、実施例３－１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１１は、実施例３－１による電池の初期放電特性を示すグラフである。
　（本開示に係る一態様の概要）
　本開示の第１態様に係る固体電解質材料は、
　Ｌｉ、Ｏ、およびＸを含む固体電解質材料であって、
　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つであり、
　前記固体電解質材料は、以下の（Ａ）から（Ｃ）のいずれか１つを満たす：
（Ａ）ＳｉおよびＡｌをさらに含む。
（Ｂ）ＭｇおよびＡｌをさらに含む。
（Ｃ）Ｃｒをさらに含む。
　第１態様によれば、固体電解質材料が実用的なリチウムイオン伝導度を有する。したがって、第１態様に係る固体電解質材料は、リチウムイオンの伝導に適した新たな固体電解質材料である。
　本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係る固体電解質材料は、前記（Ａ）を満たし、実質的に、Ｌｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、およびＸからなっていてもよい。
　第２態様に係る固体電解質材料は、高いリチウムイオン伝導度を有する。第２態様に係る固体電解質材料は、例えば、１×１０-4Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導度を有し得る。
　本開示の第３態様において、例えば、第２態様に係る固体電解質材料は、以下の組成式（１）により表され、
　Ｌｉa1Ｓｉb1Ａｌc1Ｏd1Ｘe1　・・・（１）
　ここで、ａ１＞０、ｂ１＞０、ｃ１＞０、ｄ１＞０、およびｅ１＞０、が充足されてもよい。
　第３態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。
　本開示の第４態様において、例えば、第３態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（１）において、ｃ１／（ａ１＋ｃ１）＞０．４、が充足されてもよい。
　第４態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。
　本開示の第５態様において、例えば、第３または第４態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（１）において、ｃ１／（ａ１＋ｃ１）＜０．９５、が充足されてもよい。
　第５態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。
　本開示の第６態様において、例えば、第３から第５のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（１）において、ｅ１／（ｄ１＋ｅ１）＞０．４、が充足されてもよい。
　第６態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。
　本開示の第７態様において、例えば、第３から第６のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（１）において、ｅ１／（ｄ１＋ｅ１）＜０．９５、が充足されてもよい。
　第７態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。
　本開示の第８態様において、例えば、第３から第７のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（１）において、ｂ１／ｃ１＞０．０５、が充足されてもよい。
　第８態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。また、第８態様によれば、安定な結晶構造が実現される。
　本開示の第９態様において、例えば、第３から第８のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（１）において、ｂ１／ｃ１＜１．０、が充足されてもよい。
　第９態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。また、第９態様によれば、安定な結晶構造が実現される。
　本開示の第１０態様において、例えば、第２から第９のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料は、第１－１結晶相を含有し、Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定によって得られる前記第１－１結晶相のＸ線回折パターンにおいて、１４°以上かつ１６°以下、１８°以上かつ１９°以下、１９°超かつ２０°以下、２６°以上かつ２８°以下、２８°超かつ３０．５°以下、および４７°以上かつ５０°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークが存在し、かつ、３０．５°超かつ３３°以下の回折角２θの範囲に少なくとも３つのピークが存在していてもよい。
　第１０態様に係る固体電解質材料は、高いイオン伝導度を有する。
　本開示の第１１態様において、例えば、第２から第１０のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料は、第１－２結晶相を含有し、Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定によって得られる前記第１－２結晶相のＸ線回折パターンにおいて、１１°以上かつ１４°以下、１５°以上かつ１７°以下、２３°超かつ２６°以下、２６°超かつ２８．５°以下、および２８．５°超かつ３０°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークが存在し、かつ、２０°以上かつ２３°以下、および３０．５°以上かつ３３°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも２つのピークが存在していてもよい。
　第１１態様に係る固体電解質材料は、高いイオン伝導度を有する。
　本開示の第１２態様において、例えば、第１態様に係る固体電解質材料は、前記（Ｂ）を満たし、実質的に、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｏ、およびＸからなっていてもよい。
　第１２態様に係る固体電解質は、高いリチウムイオン伝導度を有する。第２態様に係る固体電解質材料は、例えば、４×１０-7Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導度を有し得る。
　本開示の第１３態様において、例えば、第１２態様に係る固体電解質材料は、以下の組成式（２）により表され、
　Ｌｉa2Ｍｇb2Ａｌc2Ｏd2Ｘe2　・・・（２）
　ここで、ａ２＞０、ｂ２＞０、ｃ２＞０、ｄ２＞０、およびｅ２＞０、が充足されてもよい。
　第１３態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。
　本開示の第１４態様において、例えば、第１３態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（２）において、ｃ２／（ａ２＋ｃ２）＞０．１、が充足されてもよい。
　第１４態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。また、第１４態様によれば、安定な結晶構造が実現される。
　本開示の第１５態様において、例えば、第１３または第１４態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（２）において、ｃ２／（ａ２＋ｃ２）＜０．９５、が充足されてもよい。
　第１５態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。
　本開示の第１６態様において、例えば、第１３から第１５のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（２）において、ｅ２／（ｄ２＋ｅ２）＞０．４、が充足されてもよい。
　第１６態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。
　本開示の第１７態様において、例えば、第１３から第１６のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（２）において、ｅ２／（ｄ２＋ｅ２）＜０．９５、が充足されてもよい。
　第１７態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。また、第１７態様によれば、安定な結晶構造が実現される。
　本開示の第１８態様において、例えば、第１３から第１７のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（２）において、ｂ２／ｃ２＞０．０５、が充足される。
　第１８態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。また、第１８態様によれば、安定な結晶構造が実現される。
　本開示の第１９態様において、例えば、第１３から第１８のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（２）において、ｂ２／ｃ２＜２、が充足される。
　第１９態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。また、第１９態様によれば、安定な結晶構造が実現される。
　本開示の第２０態様において、例えば、第１２から第１９のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料は、第２－１結晶相を含有し、Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定によって得られる前記第２－１結晶相のＸ線回折パターンにおいて、２８°以上かつ３２°以下、３３°以上かつ３７°以下、および４８°以上かつ５２°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークが存在していてもよい。
　第２０態様に係る固体電解質材料は、高いイオン伝導度を有する。
　本開示の第２１態様において、例えば、第１態様に係る固体電解質材料は、前記（Ｃ）を満たしてもよい。
　第２１態様に係る固体電解質材料は、高いリチウムイオン伝導度を有する。第２１態様に係る固体電解質材料は、例えば、１×１０-6Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導度を有し得る。
　本開示の第２２態様において、例えば、第２１態様に係る固体電解質材料は、Ａｌをさらに含んでもよい。
　第２２態様に係る固体電解質材料は、高いリチウムイオン伝導度を有する。
　本開示の第２３態様において、例えば、第２１または第２２態様に係る固体電解質材料は、以下の組成式（３）により表され、
　Ｌｉa3Ｃｒb3Ａｌc3Ｏd3Ｘe3　・・・（３）
　ここで、ａ３＞０、ｂ３＞０、ｃ３≧０、ｄ３＞０、およびｅ３＞０、が充足されてもよい。
　第２３態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。
　本開示の第２４態様において、例えば、第２３態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（３）において、ｂ３／（ａ３＋ｂ３）＞０．０２５、が充足されてもよい。
　第２４態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。また、また、第２４態様によれば、安定な結晶構造が実現される。
　本開示の第２５態様において、例えば、第２３または第２４態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（３）において、ｂ３／（ａ３＋ｂ３）＜０．９５、が充足されてもよい。
　第２５態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。
　本開示の第２６態様において、例えば、第２３から第２５のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（３）において、ｅ３／（ｄ３＋ｅ３）＞０．４、が充足されてもよい。
　第２６態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。
　本開示の第２７態様において、例えば、第２３から第２６のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（３）において、ｅ３／（ｄ３＋ｅ３）＜０．９５、が充足されてもよい。
　第２７態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。また、また、第２７態様によれば、安定な結晶構造が実現される。
　本開示の第２８態様において、例えば、第２１から第２７のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料では、前記組成式（３）において、０≦ｃ３／ｂ３≦２０、が充足されてもよい。
　第２８態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。また、また、第２８態様によれば、安定な結晶構造が実現される。
　本開示の第２９態様において、例えば、第２１から第２８のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料は、第３－１結晶相を含有し、Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定によって得られる前記第３－１結晶相のＸ線回折パターンにおいて、２８°以上かつ３２°以下、３３°以上かつ３７°以下、および４８°以上かつ５２°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークが存在してもよい。
　第２９態様に係る固体電解質材料は、高いイオン伝導度を有する。
　本開示の第３０態様において、例えば、第２１から第２９のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料は、第３－２結晶相を含有し、Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定によって得られる前記第３－２結晶相のＸ線回折パターンにおいて、２３°以上かつ２７°以下、３２°以上かつ３５°以下、３５°超かつ３８°以下、４０°以上かつ４４°以下、および５３°以上かつ５７°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークが存在してもよい。
　第３０態様に係る固体電解質材料は、高いイオン伝導度を有する。
　本開示の第３１態様において、例えば、第１から第３０のいずれか一つの態様に係る固体電解質材料では、Ｘは、Ｃｌを含んでもよい。
　第３１態様によれば、固体電解質材料のイオン伝導性を高めることができる。
　本開示の第３２態様に係る電池は、
　正極、
　負極、および
　前記正極と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、第１から第３１のいずれか一つに係る固体電解質材料を含有する。
　第３２態様に係る電池は、優れた充放電特性を有する。
　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。
　（第１実施形態）
　第１実施形態による固体電解質材料は、
　Ｌｉ、Ｏ、およびＸを含む固体電解質材料であって、
　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つであり、
　上記固体電解質材料は、以下の（Ａ）から（Ｃ）のいずれか１つを満たす：
（Ａ）ＳｉおよびＡｌをさらに含む。
（Ｂ）ＭｇおよびＡｌをさらに含む。
（Ｃ）Ｃｒをさらに含む。
　第1実施形態による固体電解質材料は、リチウムイオンの伝導に適した新たな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、実用的なリチウムイオン伝導度を有することができ、例えば、高いリチウムイオン伝導度を有する。高いリチウムイオン伝導度とは、例えば、室温近傍において４×１０-7Ｓ／ｃｍ以上である。室温は、例えば、２５℃である。
　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。
　第１実施形態による固体電解質材料が上記（Ａ）を満たす場合、第１実施形態による固体電解質材料は、実質的に、Ｌｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、およびＸからなってもよい。
　以上の構成によれば、第１実施形態による固体電解質材料は、例えば、１×１０-4Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導度を有し得る。
　本開示において、「第１実施形態による固体電解質材料が、実質的に、Ｌｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、およびＸからなる」とは、第１実施形態による固体電解質材料を構成する全元素の物質量の合計に対する、Ｌｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、およびＸの物質量の合計の比（すなわち、モル分率）が、９５％以上であることを意味する。一例として、当該比は、９８％以上であってもよい。
　固体電解質材料の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は、Ｌｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、およびＸのみからなっていてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、上記（Ａ）を満たす場合、硫黄を含有しないことが望ましい。硫黄を含有しない固体電解質材料は、大気に曝露されても硫化水素が発生しないので、安全性に優れる。特許文献１に開示された硫化物固体電解質は、大気中に曝露されると、硫化水素が発生し得る。
　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、または窒素である。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的に混入される元素は、例えば、１モル％以下である。
　固体電解質材料の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は、以下の組成式（１）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉa1Ｓｉb1Ａｌc1Ｏd1Ｘe1　・・・（１）
　ここで、ａ１＞０、ｂ１＞０、ｃ１＞０、ｄ１＞０、およびｅ１＞０、が充足される。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（１）において、ｃ１＝１のとき、０＜ａ１≦３が充足されてもよく、０．０５≦ａ１≦１．５が充足されてもよく、０．２１６≦ａ１≦０．５５６が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（１）において、ｃ１＝１のとき、０＜ｂ１≦２が充足されてもよく、０．０５≦ｂ１≦１が充足されてもよく、０．０５２６≦ｂ１≦０．２５が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（１）において、ｃ１＝１のとき、０＜ｄ１≦３が充足されてもよく、０．１４＜ｄ１≦１．７が充足されてもよく、１．１１≦ｄ１≦１．３１が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（１）において、ｃ１＝１のとき、０＜ｅ１≦６が充足されてもよく、０．７６＜ｅ１≦４．１が充足されてもよく、１．１７≦ｅ１≦２が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（１）において、ｃ１／（ａ１＋ｃ１）＞０．４が充足されてもよい。これにより、結晶中に含まれるリチウムの量が過剰にならないため、結晶中にリチウムが固溶しやすくなる。すなわち、安定な結晶構造が実現される。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（１）において、ｃ１／（ａ１＋ｃ１）＜０．９５が充足されてもよい。これにより、結晶中に十分な量のリチウムイオンが存在するため、リチウムイオンが伝導しやすくなる。
　式（１）において、ｃ１／（ａ１＋ｃ１）の上限値および下限値は、０．４超、０．４３８、０．６４３、０．６６７、０．７７、０．７９４、０．８２３、０．９０６、および０．９５未満、の数値から選ばれる任意の組み合わせによって規定され得る。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（１）において、０．４＜ｃ１／（ａ１＋ｃ１）＜０．９５が充足されてもよく、０．４３８≦ｃ１／（ａ１＋ｃ１）≦０．９０６が充足されてもよく、０．６４３≦ｃ１／（ａ１＋ｃ１）≦０．８２３が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（１）において、ｅ１／（ｄ１＋ｅ１）＞０．４が充足されてもよい。これにより、結晶中に含まれる酸素の量が過剰にならないため、２価のアニオンである酸素がリチウムイオンの伝導を阻害するのを抑制できる。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（１）において、ｅ１／（ｄ１＋ｅ１）＜０．９５が充足されてもよい。これにより、結晶中に十分な量の酸素が存在するため、酸素の高い結合性により、安定な結晶構造を実現できる。
　式（１）において、ｅ１／（ｄ１＋ｅ１）の上限値および下限値は、０．４超、０．４５、０．５、０．６１５、０．８３３、および０．９５未満、の数値から選ばれる任意の組み合わせによって規定され得る。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（１）において、０．４＜ｅ１／（ｄ１＋ｅ１）＜０．９５が充足されてもよく、０．４５≦ｅ１／（ｄ１＋ｅ１）≦０．８３３が充足されてもよく、０．５０≦ｅ１／（ｄ１＋ｅ１）≦０．６１５が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（１）において、ｂ１／ｃ１＞０．０５が充足されてもよい。これにより、結晶中で結晶相が安定的に存在できるようになる。すなわち、安定な結晶構造が実現される。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（１）において、ｂ１／ｃ１＜１．０が充足されてもよい。これにより、結晶中で結晶相が安定的に存在できるようになる。すなわち、安定な結晶構造が実現される。
　式（１）において、ｂ１／ｃ１の上限値および下限値は、０．０５超、０．０５２６、０．１１１、０．１７６、０．２５、０．８、および１未満、の数値から選ばれる任意の組み合わせによって規定され得る。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（１）において、０．０５＜ｂ１／ｃ１＜１．０が充足されてもよく、０．０５＜ｂ１／ｃ１≦０．８が充足されてもよく、０．０５２６≦ｂ１／ｃ１≦０．２５が充足されてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料のＸ線回折パターンは、Ｃｕ－Ｋα線（波長１．５４０５Å、および、１．５４４４Å）をＸ線源として用いて、θ－２θ法により測定され得る。
　第１実施形態による固体電解質材料は、上記（Ａ）を満たす場合、第１－１結晶相を含有していてもよい。第１－１結晶相のＸ線回折パターンにおいては、１４°以上かつ１６°以下、１８°以上かつ１９°以下、１９°超かつ２０°以下、２６°以上かつ２８°以下、２８°超かつ３０．５°以下、および４７°以上かつ５０°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークが存在し、かつ、３０．５°超３３°以下の回折角２θの範囲に少なくとも３つのピークが存在する。第１－１結晶相を含有する固体電解質材料は、高いイオン伝導度を有する。
　ピークの角度は、ＳＮ比の値が３以上で、かつ半値幅が１０°以下である山状の部分の最大強度を示す角度である。半値幅とは、ピークの最大強度をＩMAXとしたとき、強度がＩMAXの半分の値となる２つの回折角の差で表される幅である。ＳＮ比は、バックグラウンドノイズＮに対する信号Ｓの比である。
　第１実施形態による固体電解質材料は、上記（Ａ）を満たす場合、第１－２結晶相を含有していてもよい。第１－２結晶相のＸ線回折パターンにおいては、１１°以上かつ１４°以下、１５°以上かつ１７°以下、２３°超かつ２６°以下、２６°超かつ２８．５°以下、および２８．５°超かつ３０°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークが存在し、かつ、２０°以上かつ２３°以下、および３０．５°以上かつ３３°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも２つのピークが存在する。第１－２結晶相を含有する固体電解質材料は、高いイオン伝導度を有する。
　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は、第１－１結晶相および第１－２結晶相の両方を含有していてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、上記（Ａ）を満たす場合、第１－１結晶相および第１－２結晶相とは異なる結晶構造を有する第１－３結晶相をさらに含有していてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、上記（Ｂ）を満たす場合、実質的に、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｏ、およびＸからなってもよい。
　以上の構成によれば、第１実施形態による固体電解質材料は、例えば、室温近傍において４×１０-7Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導度を有し得る。
　本開示において、「第１実施形態による固体電解質材料が、実質的に、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｏ、およびＸからなる」とは、第１実施形態による固体電解質材料を構成する全元素の物質量の合計に対する、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｏ、およびＸの物質量の合計の比（すなわち、モル分率）が、９５％以上であることを意味する。一例として、当該比は、９８％以上であってもよい。
　固体電解質材料の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は、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｏ、およびＸのみからなっていてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、上記（Ｂ）を満たす場合、硫黄を含有しないことが望ましい。硫黄を含有しない固体電解質材料は、大気に曝露されても硫化水素が発生しないので、安全性に優れる。特許文献１に開示された硫化物固体電解質は、大気中に曝露されると、硫化水素が発生し得る。
　固体電解質材料の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は、以下の組成式（２）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉa2Ｍｇb2Ａｌc2Ｏd2Ｘe2　・・・（２）
　ここで、ａ２＞０、ｂ２＞０、ｃ２＞０、ｄ２＞０、およびｅ２＞０、が充足される。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（２）において、ｃ２＝１のとき、０＜ａ２≦５．５が充足されてもよく、０．０５≦ａ２≦５が充足されてもよく、０．４８１≦ａ２≦４．７１が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（２）において、ｃ２＝１のとき、０＜ｂ２≦１が充足されてもよく、０．０５≦ｂ２≦１が充足されてもよく、０．１１≦ｂ２≦０．４２９が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（２）において、ｃ２＝１のとき、０＜ｄ２≦３が充足されてもよく、０．１４＜ｄ２≦１．７が充足されてもよく、１．１１≦ｄ２≦１．４３が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（２）において、ｃ２＝１のとき、０＜ｅ２≦６が充足されてもよく、０．７６＜ｅ２≦５．８が充足されてもよく、１．２３≦ｅ２≦５．７１が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（２）において、ｃ２／（ａ２＋ｃ２）＞０．１が充足されてもよい。これにより、結晶中に含まれるリチウムの量が過剰にならないため、結晶中にリチウムが固溶しやすくなる。すなわち、安定な結晶構造が実現される。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（２）において、ｃ２／（ａ２＋ｃ２）＜０．９５が充足されてもよい。これにより、結晶中に十分な量のリチウムイオンが存在するため、リチウムイオンが伝導しやすくなる。
　式（２）において、ｃ２／（ａ２＋ｃ２）の上限値および下限値は、０．１超、０．１７５、０．２２５、０．６、０．６７５、および０．９５未満、の数値から選ばれる任意の組み合わせによって規定され得る。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（２）において、０．１＜ｃ２／（ａ２＋ｃ２）＜０．９５が充足されてもよく、０．１５≦ｃ２／（ａ２＋ｃ２）≦０．９０６が充足されてもよく、０．１７５≦ｃ２／（ａ２＋ｃ２）≦０．６７５が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（２）において、ｂ２／ｃ２＞０．０５が充足されてもよい。これにより、結晶中で結晶相が安定的に存在できるようになる。すなわち、安定な結晶構造が実現される。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（２）において、ｂ２／ｃ２＜２が充足されてもよい。これにより、結晶中で結晶相が安定的に存在できるようになる。すなわち、安定な結晶構造が実現される。
　式（２）において、ｂ２／ｃ２の上限値および下限値は、０．０５超、０．１１１、０．２５０、０．４２９、０．８、１および２未満、の数値から選ばれる任意の組み合わせによって規定され得る。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（２）において、０．０５＜ｂ２／ｃ２＜２が充足されてもよく、０．１＜ｂ２／ｃ２＜１が充足されてもよく、０．１１１≦ｂ２／ｃ２≦０．４２９が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（２）において、ｅ２／（ｄ２＋ｅ２）＞０．４が充足されてもよい。これにより、結晶中に含まれる酸素の量が過剰にならないため、２価のアニオンである酸素がリチウムイオンの伝導を阻害するのを抑制できる。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（２）において、ｅ２／（ｄ２＋ｅ２）＜０．９５が充足されてもよい。これにより、結晶中に十分な量の酸素が存在するため、酸素の高い結合性により、安定な結晶構造を実現できる。
　式（１）において、ｅ２／（ｄ２＋ｅ２）の上限値および下限値は、０．４超、０．４５、０．５、０．８、０．８３３および０．９５未満、の数値から選ばれる任意の組み合わせによって規定され得る。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（２）において、０．４＜ｅ２／（ｄ２＋ｅ２）＜０．９５が充足されてもよく、０．４５≦ｅ２／（ｄ２＋ｅ２）≦０．８３３が充足されてもよく、０．５０≦ｅ２／（ｄ２＋ｅ２）≦０．８０が充足されてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、上記（Ｂ）を満たす場合、第２－１結晶相を含有していてもよい。第２－１結晶相のＸ線回折パターンにおいては、２８°以上かつ３２°以下、３３°以上かつ３７°以下、および４８°以上かつ５２°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークが存在する。第２－１結晶相を含有する固体電解質材料は、高いイオン伝導度を有する。
　第１実施形態による固体電解質材料は、上記（Ｂ）を満たす場合、第２－１結晶相とは異なる結晶構造を有する第２－２結晶相をさらに含有していてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、上記（Ｃ）を満たしてもよい。
　以上の構成によれば、第１実施形態による固体電解質材料は、例えば、室温近傍において１×１０-6Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導度を有し得る。
　上記（Ｃ）を満たす場合、第１実施形態による固体電解質材料には、実質的に硫黄が含まれないことが望ましい。第１実施形態による固体電解質材料に実質的に硫黄が含まれないとは、当該固体電解質材料が、不純物として不可避に混入した硫黄を除き、構成元素として硫黄を含まないことを意味する。この場合、固体電解質材料に不純物として混入される硫黄は、例えば１モル％以下である。安全性の観点から、第１実施形態による固体電解質材料は、硫黄を含有しないことが望ましい。硫黄を含有しない固体電解質材料は、大気に曝露されても硫化水素が発生しないので、安全性に優れる。特許文献１に開示された硫化物固体電解質は、大気中に曝露されると、硫化水素が発生し得る。
　第１実施形態による固体電解質材料は、実質的に、Ｌｉ、Ｃｒ、Ｏ、およびＸからなっていてもよい。「第１実施形態による固体電解質材料が、実質的に、Ｌｉ、Ｃｒ、Ｏ、およびＸからなる」とは、第１実施形態による固体電解質材料を構成する全元素の物質量の合計に対する、Ｌｉ、Ｃｒ、Ｏ、およびＸの物質量の合計の比（すなわち、モル分率）が、９５％以上であることを意味する。一例として、当該比は、９８％以上であってもよい。
　固体電解質材料の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は、Ｌｉ、Ｃｒ、Ｏ、およびＸのみからなっていてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、上記（Ｃ）を満たす場合、Ａｌをさらに含んでいてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、実質的に、Ｌｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｏ、およびＸからなっていてもよい。「第１実施形態による固体電解質材料が、実質的に、Ｌｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｏ、およびＸからなる」とは、第１実施形態による固体電解質材料を構成する全元素の物質量の合計に対する、Ｌｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｏ、およびＸの物質量の合計のモル比（すなわち、モル分率）が、９５％以上であることを意味する。一例として、当該モル比は、９８％以上であってもよい。
　固体電解質材料の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は、Ｌｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｏ、およびＸのみからなっていてもよい。
　固体電解質材料の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は、以下の組成式（３）により表される材料であってもよい。
　Ｌｉa3Ｃｒb3Ａｌc3Ｏd3Ｘe3　・・・（３）
　ここで、ａ３＞０、ｂ３＞０、ｃ３≧０、ｄ３＞０、およびｅ３＞０、が充足される。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（３）において、ｂ３＝１のとき、０＜ａ３≦３０が充足されてもよく、０．０５≦ａ３≦３０が充足されてもよく、２．０≦ａ３≦３０が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（３）において、ｂ３＝１のとき、０≦ｃ３≦２０が充足されてもよく、０≦ｃ３≦９．０が充足されてもよく、４．０≦ｃ３≦９．０が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（３）において、ｂ３＝１のとき、０＜ｄ３≦１０が充足されてもよく、１．０≦ｄ３≦１０が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（３）において、ｂ３＝１のとき、０＜ｅ３≦４０が充足されてもよく、３＜ｅ３≦４０が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（３）において、ｂ３／（ａ３＋ｂ３）＞０．０２５が充足されてもよい。これにより、結晶中に含まれるリチウムの量が過剰にならないため、結晶中にリチウムが固溶しやすくなる。すなわち、安定な結晶構造が実現される。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（３）において、ｂ３／（ａ３＋ｂ３）＜０．９５が充足されてもよい。これにより、結晶中に十分な量のリチウムイオンが存在するため、リチウムイオンが伝導しやすくなる。
　式（３）において、ｂ３／（ａ３＋ｂ３）の上限値および下限値は、０．０２５超、０．０３２３、０．０６２５、０．２５、０．３３３、および０．９５未満、の数値から選ばれる任意の組み合わせによって規定され得る。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（３）において、０．０２５＜ｂ３／（ａ３＋ｂ３）＜０．９５が充足されてもよく、０．０３２３≦ｃ３／（ａ３＋ｃ３）≦０．３３３が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（３）において、ｅ３／（ｄ３＋ｅ３）＞０．４が充足されてもよい。これにより、結晶中に含まれる酸素の量が過剰にならないため、２価のアニオンである酸素がリチウムイオンの伝導を阻害するのを抑制できる。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（３）において、ｅ３／（ｄ３＋ｅ３）＜０．９５が充足されてもよい。これにより、結晶中に十分な量の酸素が存在するため、酸素の高い結合性により、安定な結晶構造を実現できる。
　式（３）において、ｅ３／（ｄ３＋ｅ３）の上限値および下限値は、０．４超、０．４５、０．７５、０．８、０．８３３および０．９５未満、の数値から選ばれる任意の組み合わせによって規定され得る。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（３）において、０．４＜ｅ３／（ｄ３＋ｅ３）＜０．９５が充足されてもよく、０．４５≦ｅ３／（ｄ３＋ｅ３）≦０．８３３が充足されてもよく、０．７５≦ｅ３／（ｄ３＋ｅ３）≦０．８０が充足されてもよい。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（３）において、０≦ｃ３／ｂ３≦２０が充足されてもよい。これにより、結晶中で結晶相が安定的に存在できるようになる。すなわち、安定な結晶構造が実現される。
　固体電解質材料のイオン伝導性を高めるために、式（３）において、０≦ｃ３／ｂ３≦２０が充足されてもよく、０≦ｃ３／ｂ３≦１５が充足されてもよく、０≦ｃ３／ｂ３≦９が充足されてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、上記（Ｃ）を満たす場合、第３－１結晶相を含有していてもよい。第３－１結晶相のＸ線回折パターンにおいては、２８°以上かつ３２°以下、３３°以上かつ３７°以下、および４８°以上かつ５２°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークが存在する。第３－１結晶相を含有する固体電解質材料は、高いイオン伝導度を有する。
　第１実施形態による固体電解質材料は、上記（Ｃ）を満たす場合、第３－２結晶相を含有していてもよい。第３－２結晶相のＸ線回折パターンにおいては、２３°以上かつ２７°以下、３２°以上かつ３５°以下、３５°超かつ３８°以下、４０°以上かつ４４°以下、および５３°以上かつ５７°以下の回折角２θの範囲それぞれに少なくとも１つのピークが存在する。第３－２結晶相を含有する固体電解質材料は、高いイオン伝導度を有する。
　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は、上記（Ｃ）を満たす場合、第３－１結晶相、および第３－２結晶相からなる群より選択される少なくとも２つを含有していてもよい。
　第１実施形態による固体電解質材料は、上記（Ｃ）を満たす場合、第３－１結晶相および第３－２結晶相とは異なる結晶構造を有する第３－３結晶相をさらに含有していてもよい。
　固体電解質材料の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、Ｘは、Ｃｌを含んでいてもよい。Ｘは、Ｃｌであってもよい。
　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。
　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、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く、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は、より高いイオン伝導性を有する。さらに、第１実施形態による固体電解質材料が、活物質のような他の材料と混合される場合に、第１実施形態による固体電解質材料および他の材料の分散状態が良好になる。
　メジアン径とは、体積基準の粒度分布における累積体積が５０％に等しい場合の粒径（ｄ５０）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。
　＜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。
　目的とする組成を有するように、ハロゲン化物および酸化物の原料粉が混合される。目的とする組成となるように、原料粉が用意され、混合される。原料粉は、例えば、ハロゲン化物または酸化物であってもよい。
　一例として、目的とする組成がＬｉ0.298Ｓｉ0.0526ＡｌＯ1.17Ｃｌ1.17である場合、ＬｉＣｌ原料粉、ＡｌＣｌ3原料粉、Ａｌ2Ｏ3原料粉、およびＳｉＯ2原料粉が、ＬｉＣｌ：ＡｌＣｌ3：Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2＝０．２９９：０．２９２：０．３５６：０．０５２８のモル比となるように混合される。合成過程において生じ得る組成変化を相殺するように、原料粉はあらかじめ調整されたモル比で混合されていてもよい。
　一例として、目的とする組成がＬｉ3Ｍｇ0.1Ａｌ0.9ＯＣｌ4である場合、ＬｉＣｌ原料粉、Ｌｉ2Ｏ原料粉、ＭｇＣｌ2原料粉、および、ＡｌＣｌ3原料粉が、ＬｉＣｌ：Ｌｉ2Ｏ：ＭｇＣｌ2：ＡｌＣｌ3＝０．３３３：０．３３３：０．０３３３：０．３００のモル比となるように混合される。合成過程において生じ得る組成変化を相殺するように、原料粉はあらかじめ調整されたモル比で混合されていてもよい。
　一例として、目的とする組成がＬｉ3ＣｒＯＣｌ4である場合、ＬｉＣｌ原料粉、Ｌｉ2Ｏ原料粉、およびＣｒＣｌ3原料粉が、ＬｉＣｌ：Ｌｉ2Ｏ：ＣｒＣｌ3＝０．３３３：０．３３３：０．３３３のモル比となるように混合される。合成過程において生じ得る組成変化を相殺するように、原料粉はあらかじめ調整されたモル比で混合されていてもよい。
　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。得られた反応物は、さらに、不活性ガス雰囲気中または真空中で焼成されてもよい。
　あるいは、原料粉の混合物を不活性ガス雰囲気中または真空中で焼成して互いに反応させ、反応物を得てもよい。不活性ガスの例は、ヘリウム、窒素、またはアルゴンである。
　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、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析法およびイオンクロマトグラフィー法により決定することができる。例えば、Ｌｉの組成はＩＣＰ発光分光分析法により決定され、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｏ、およびＸの組成はイオンクロマトグラフィー法により決定され得る。
　（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。
　以下、第２実施形態による電池の具体例が説明される。
　図１は、第２実施形態による電池１０００の断面図である。
　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の間に配置されている。
　正極２０１は、正極活物質２０４および固体電解質１００を含有する。
　負極２０３は、負極活物質２０５および固体電解質１００を含有する。
　固体電解質１００は、例えば、第１実施形態による固体電解質材料を含む。固体電解質１００は、例えば、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有する粒子である。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有する粒子とは、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、金属イオン（例えば、リチウムイオン）を吸蔵かつ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２０４である。
　正極活物質２０４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，Ａｌ）Ｏ2、ＬｉＣｏＯ2、またはＬｉ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ）Ｏ2である。電池のエネルギー密度の観点から、正極活物質２０４の好適な例は、Ｌｉ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ）Ｏ2である。Ｌｉ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ）Ｏ2は、４Ｖ以上の電位で充電および放電ができる。
　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。ここで、Ａ、Ｂ、およびＣは、いずれも元素を表す。
　正極活物質２０４の形状は、特定の形状に限定されない。正極活物質２０４は、粒子であってもよい。正極活物質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２０４および固体電解質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２０４が１００μｍ以下のメジアン径を有する場合、正極活物質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２０４は、固体電解質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２０１において、正極活物質２０４および固体電解質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２０４の体積および固体電解質１００の体積の合計に対する正極活物質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以下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に含まれる固体電解質材料は、第１実施形態による固体電解質材料を含有していてもよい。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固体電解質材料という。第１固体電解質材料とは異なる固体電解質材料は、第２固体電解質材料という。
　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で構成されていてもよい。
　第２固体電解質材料の例は、Ｌｉ2ＭｇＸ’4、Ｌｉ2ＦｅＸ’4、Ｌｉ（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｘ’4、Ｌｉ3（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｘ’6、およびＬｉＸ’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。
　電解質層２０２は、１μｍ以上かつ１００μｍ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１００μｍ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、金属イオン（例えば、リチウムイオン）を吸蔵かつ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２０５である。
　負極活物質２０５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、単体の金属材料であってもよく、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２０５としてグラファイトのような平均放電電圧の低い活物質を用いることで、電池１０００のエネルギー密度を向上させることができる。
　負極活物質２０５の形状は、特定の形状に限定されない。負極活物質２０５は、粒子であってもよい。負極活物質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２０５および固体電解質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２０５が１００μｍ以下のメジアン径を有する場合、負極活物質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２０５は、固体電解質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２０３において、負極活物質２０５および固体電解質１００の分散状態が良好になる。
　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２０５の体積および固体電解質１００の体積の合計に対する負極活物質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以上かつ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固体電解質材料の例は、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、ハロゲン化物固体電解質、または有機ポリマー固体電解質である。
　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。
　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。
　ハロゲン化物固体電解質の例は、上述のように、Ｌｉ2ＭｇＸ’4、Ｌｉ2ＦｅＸ’4、Ｌｉ（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｘ’4、Ｌｉ3（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｘ’6、またはＬｉＸ’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。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。「半金属元素」とは、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、およびＴｅである。「金属元素」とは、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。
　ハロゲン化物固体電解質のイオン伝導度を高めるために、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。
　ハロゲン化物固体電解質は、Ｌｉ3ＹＣｌ6またはＬｉ3ＹＢｒ6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、イオン伝導度を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１０００の出力特性を向上する目的で、非水電解液、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、
である。
　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高めるために、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用いられてもよい。
　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ために、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されてもよい。
　以下、実施例および比較例を参照しながら、本開示がより詳細に説明される。
　（実施例１－１）
　［固体電解質材料の作製］
　－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、ＬｉＣｌ、ＡｌＣｌ3、Ａｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2が、ＬｉＣｌ：ＡｌＣｌ3：Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2＝０．２９９：０．２９２：０．３５６：０．０５２8のモル比となるように用意された。これらの原料粉は、混合され、遊星型ボールミルを用いて、１２時間、５００ｒｐｍでミリング処理された。このようにして、実施例１－１による固体電解質材料の粉末が得られた。固体電解質材料の組成の測定値は仕込み比とほぼ同じであることが予備実験により確認されたため、ここでは得られた固体電解質材料の組成を仕込み比で示す。実施例１－１による固体電解質材料は、Ｌｉ0.298Ｓｉ0.0526ＡｌＯ1.17Ｃｌ1.17の組成を有していた。
　［結晶構造の解析］
　図２は、実施例１－１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。
　－３０℃以下の露点を有するドライ雰囲気中で、Ｘ線回折装置（ＲＩＧＡＫＵ社、ＭｉｎｉＦｌｅｘ６００）を用いて、実施例１－１による固体電解質材料のＸ線回折パターンが測定された。Ｘ線源として、Ｃｕ－Ｋα線が用いられた。
　実施例１－１による固体電解質材料のＸ線回折パターンにおいては、１５．０６°、１８．５３°、１９．２７°、２７．３３°、２９．７４°、３０．０９°、３０．７０°、３１．２７°、３１．５２°、および４８．３６°の回折角２θにピークが存在していた。
　［イオン伝導度の測定］
　図３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。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。パンチ上部３０１およびパンチ下部３０３は、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３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１－１による固体電解質材料のイオン伝導度が測定された。
　乾燥アルゴン雰囲気中で、実施例１－１による固体電解質材料の粉末（すなわち、図３における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、パンチ上部３０１およびパンチ下部３０３を用いて、実施例１－１による固体電解質材料の粉末に、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を搭載したポテンショスタット（Ｂｉｏｌｏｇｉｃ社、ＶＳＰ－３００）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オン伝導度は、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４は、実施例１－１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４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４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（４）に基づいて、イオン伝導度が算出された。
　σ＝（Ｒse×Ｓ／ｔ）-1　・・・（４）
　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との接触面積を表す。Ｓは、図３において、枠型３０２の中空部の断面積に等しい。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、圧力が印加された固体電解質材料の厚みを表す。当該厚みは、図３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に等しい。
　２５℃で測定された、実施例１－１による固体電解質材料のイオン伝導度は、２．３８×１０-4Ｓ／ｃｍであった。
　［電池の作製］
　乾燥アルゴン雰囲気中で、実施例１－１による固体電解質材料および正極活物質であるＬｉ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ）Ｏ2（以下、「ＮＣＭ」という）が、２４：７６の質量比となるように用意された。これらの材料は、メノウ乳鉢中で混合され、実施例１－１による正極混合物が得られた。
　９．５ｍｍの内径を有する絶縁性の筒の中で、硫化物固体電解質Ｌｉ2Ｓ－Ｐ2Ｓ5（以下、「ＬＰＳ」という）（６０ｍｇ）、および実施例１－１による固体電解質材料（２４ｍｇ）が順に積層され、積層体が得られた。この積層体に１６０ＭＰａの圧力が印加され、固体電解質層が形成された。
　次に、固体電解質層に、実施例１－１による固体電解質材料が積層された側から、実施例１－１による正極混合物（９．２ｍｇ）が積層され、積層体が得られた。この積層体に３６０ＭＰａの圧力が印加され、正極が形成された。
　次に、ＬＰＳから形成された固体電解質層に、金属Ｌｉ箔（厚さ３００μｍ）が積層され、積層体が得られた。この積層体に８０ＭＰａの圧力が印加され、負極が形成された。
　正極および負極にステンレス鋼からなる集電体が配置され、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１－１による電池が得られた。
　［充放電測定］
　図５は、実施例１－１による電池の初期放電特性を示すグラフである。初期放電特性は、下記の方法により、測定された。
　実施例１－１による電池は、２５℃の恒温槽内に配置された。
　１０５μＡ／ｃｍ2の電流密度で、正極が負極に対して４．３０Ｖの電圧に達するまで、実施例１－１による電池が充電された。当該電流密度は、電池の理論容量に対して０．０５Ｃレート（すなわち、２０時間率）に相当する。充電とは、リチウムイオンがＮＣＭを含む正極からＬｉ金属（すなわち、負極）へ移動する方向に電流が流れる状態のことである。
　次に、１０５μＡ／ｃｍ2の電流密度で、正極が負極に対して１．８８Ｖの電圧に達するまで、実施例１－１による電池が放電された。当該電流密度は、電池の理論容量に対して０．０５Ｃレート（すなわち、２０時間率）に相当する。放電とは、ＬｉリチウムイオンがＬｉ金属（すなわち、負極）からＮＣＭを含む正極へ移動する方向に電流が流れる状態のことである。
　充放電試験の結果、実施例１－１による電池は、１．０３ｍＡｈの初期放電容量を有していた。
　（実施例１－２から１－５）
　［固体電解質材料の作製］
　実施例１－２では、乾燥アルゴン雰囲気中で、ＬｉＣｌ、ＡｌＣｌ3、Ａｌ2Ｏ3、およびＳｉＯ2が、ＬｉＣｌ：ＡｌＣｌ3：Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2＝０．２５１：０．３１５：０．３２７：０．１０８のモル比となるように用意された。
　実施例１－３では、乾燥アルゴン雰囲気中で、原料粉として、ＬｉＣｌ、ＡｌＣｌ3、Ａｌ2Ｏ3、およびＳｉＯ2が、ＬｉＣｌ：ＡｌＣｌ3：Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2＝０．２０１：０．３３９：０．２９６：０．１６４のモル比となるように用意された。
　実施例１－４では、乾燥アルゴン雰囲気中で、原料粉として、ＬｉＣｌ、ＡｌＣｌ3、Ａｌ2Ｏ3、およびＳｉＯ2が、ＬｉＣｌ：ＡｌＣｌ3：Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2＝０．４０５：０．２９７：０．２１６：０．０８１のモル比となるように用意された。
　実施例１－５では、乾燥アルゴン雰囲気中で、原料粉として、ＬｉＣｌ、ＡｌＣｌ3、Ａｌ2Ｏ3、およびＳｉＯ2が、ＬｉＣｌ：ＡｌＣｌ3：Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2＝０．３３３：０．３３３：０．１６７：０．１６７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１－１と同様にして、実施例１－２から１－５による固体電解質材料が得られた。
　［イオン伝導度の評価］
　実施例１－２から１－５による固体電解質材料のイオン伝導度が、実施例１－１と同様に測定された。実施例１－２から１－５による固体電解質材料のイオン伝導度は、表１に示される。
　［結晶構造の解析］
　実施例１－２から１－５による固体電解質材料のＸ線回折パターンが、実施例１－１と同様に測定された。図２は、実施例１－２から１－５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。観測されたピークの位置は、表２に示される。
　（実施例２－１）
　［固体電解質材料の作製］
　－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、ＬｉＣｌ、ＭｇＣｌ2、ＡｌＣｌ3、およびＡｌ2Ｏ3が、ＬｉＣｌ：ＡｌＣｌ3：ＭｇＣｌ2：Ａｌ2Ｏ3＝０．４０８：０．１５０：０．０９４１：０．３４８のモル比となるように用意された。これらの原料粉の混合物は、遊星型ボールミルを用いて、１２時間、５００ｒｐｍでミリング処理された。このようにして、実施例２－１による固体電解質材料の粉末が得られた。固体電解質材料の組成の測定値は仕込み比とほぼ同じであることが予備実験により確認されたため、ここでは得られた固体電解質材料の組成を仕込み比で示す。実施例２－１による固体電解質材料は、Ｌｉ0.481Ｍｇ0.111ＡｌＯ1.23Ｃｌ1.23の組成を有していた。
　［結晶構造の解析］
　実施例２－１による固体電解質材料のＸ線回折パターンが、実施例１－１と同様に測定された。図６は、実施例２－１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。
　実施例２－１による固体電解質材料のＸ線回折パターンにおいては、２９．７９°、３４．６４°、および４９．８９°の回折角２θにピークが存在していた。
　［イオン伝導度の測定］
　実施例２－１による固体電解質材料のイオン伝導度が、実施例１－１と同様に測定された。図７は、実施例２－１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。
　２５℃で測定された、実施例２－１による固体電解質材料のイオン伝導度は、１．７９×１０-5Ｓ／ｃｍであった。
　［電池の作製］
　実施例２－１による固体電解質材料を用いて、実施例１－１と同様にして実施例２－１による電池が得られた。
　［充放電測定］
　図８は、実施例２－１による電池の初期放電特性を示すグラフである。初期放電特性は、下記の方法により、測定された。
　実施例２－１による電池は、２５℃の恒温槽内に配置された。
　１０５μＡ／ｃｍ2の電流密度で、正極が負極に対して４．３０Ｖの電圧に達するまで、実施例２－１による電池が充電された。当該電流密度は、電池の理論容量に対して０．０５Ｃレート（すなわち、２０時間率）に相当する。充電とは、リチウムイオンがＮＣＭを含む正極からＬｉ金属（すなわち、負極）へ移動する方向に電流が流れる状態のことである。
　次に、１０５μＡ／ｃｍ2の電流密度で、正極が負極に対して２．５０Ｖの電圧に達するまで、実施例２－１による電池が放電された。当該電流密度は、電池の理論容量に対して０．０５Ｃレート（すなわち、２０時間率）に相当する。放電とは、ＬｉリチウムイオンがＬｉ金属（すなわち、負極）からＮＣＭを含む正極へ移動する方向に電流が流れる状態のことである。
　充放電試験の結果、実施例２－１による電池は、１．１７ｍＡｈの初期放電容量を有していた。
　（実施例２－２から２－４および比較例２－１から２－２）
　［固体電解質材料の作製］
　実施例２－２では、乾燥アルゴン雰囲気中で、原料粉として、ＬｉＣｌ、ＭｇＣｌ2、ＡｌＣｌ3、およびＡｌ2Ｏ3が、ＬｉＣｌ：ＭｇＣｌ2：ＡｌＣｌ3：Ａｌ2Ｏ3＝０．４５９：０．１７２：０．０５１０：０．３１８のモル比となるように用意された。
　実施例２－３では、乾燥アルゴン雰囲気中で、原料粉として、ＬｉＣｌ、ＭｇＣｌ2、ＡｌＣｌ3、およびＡｌ2Ｏ3が、ＬｉＣｌ：ＭｇＣｌ2：ＡｌＣｌ3：Ａｌ2Ｏ3＝０．８２３：０．０２６５：０．０６１９：０．０８８５のモル比となるように用意された。
　実施例２－４では、乾燥アルゴン雰囲気中で、原料粉として、ＬｉＣｌ、ＭｇＣｌ2、ＡｌＣｌ3、およびＡｌ2Ｏ3が、ＬｉＣｌ：ＭｇＣｌ2：ＡｌＣｌ3：Ａｌ2Ｏ3＝０．８３２：０．０７５６：０．００８４０：０．０８４０のモル比となるように用意された。
　比較例２－１では、乾燥アルゴン雰囲気中で、原料粉として、ＬｉＣｌ、ＣａＣｌ2、ＡｌＣｌ3、およびＡｌ2Ｏ3が、ＬｉＣｌ：ＣａＣｌ2：ＡｌＣｌ3：Ａｌ2Ｏ3＝０．８２３：０．０２６５：０．０６１９：０．０８８５のモル比となるように用意された。
　比較例２－２では、乾燥アルゴン雰囲気中で、原料粉として、ＬｉＣｌ、ＣａＣｌ2、ＡｌＣｌ3、およびＡｌ2Ｏ3が、ＬｉＣｌ：ＣａＣｌ2：ＡｌＣｌ3：Ａｌ2Ｏ3＝０．８２８：０．０５１７：０．０３４５：０．０８６２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２－１と同様にして、実施例２－２から２－４および比較例２－１から２－２による固体電解質材料が得られた。
　［イオン伝導度の評価］
　実施例２－２から２－４および比較例２－１から２－２による固体電解質材料のイオン伝導度が、実施例１－１と同様に測定された。実施例２－２から２－４による固体電解質材料のイオン伝導度は、表３に示される。比較例２－１から２－２による固体電解質材料のイオン伝導度は、表４に示される。
　［結晶構造の解析］
　実施例２－２から２－４による固体電解質材料のＸ線回折パターンが、実施例１－１と同様に測定された。図６は、実施例２－２から２－４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。観測されたピークの位置は、表５に示される。
　（実施例３－１）
　［固体電解質材料の作製］
　－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、ＬｉＣｌ、Ｌｉ2Ｏ、およびＣｒＣｌ3が、ＬｉＣｌ：Ｌｉ2Ｏ：ＣｒＣｌ3＝０．３３３：０．３３３：０．３３３のモル比となるように用意された。これらの原料粉の混合物は、遊星型ボールミルを用いて、１２時間、５００ｒｐｍでミリング処理された。このようにして、実施例３－１による固体電解質材料の粉末が得られた。固体電解質材料の組成の測定値は仕込み比とほぼ同じであることが予備実験により確認されたため、ここでは得られた固体電解質材料の組成を仕込み比で示す。実施例３－１による固体電解質材料は、Ｌｉ3ＣｒＯＣｌ4を有していた。
　［結晶構造の解析］
　実施例３－１による固体電解質材料のＸ線回折パターンが、実施例１－１と同様に測定された。図９は、実施例３－１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。
　実施例３－１による固体電解質材料のＸ線回折パターンにおいては、３０．３０°、３５．２２°、および５０．３７°の回折角２θにピークが存在していた。
　［イオン伝導度の測定］
　実施例３－１による固体電解質材料のイオン伝導度が、実施例１－１と同様に測定された。図１０は、実施例３－１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。
　２５℃で測定された、実施例３－１による固体電解質材料のイオン伝導度は、２．０３×１０-5Ｓ／ｃｍであった。
　［電池の作製］
　実施例３－１による固体電解質材料を用いて、実施例１－１と同様にして実施例３－１による電池が得られた。
　［充放電測定］
　図１１は、実施例３－１による電池の初期放電特性を示すグラフである。初期放電特性は、下記の方法により、測定された。
　実施例３－１による電池は、２５℃の恒温槽内に配置された。
　１０５μＡ／ｃｍ2の電流密度で、正極が負極に対して４．３０Ｖの電圧に達するまで、実施例３－１による電池が充電された。当該電流密度は、電池の理論容量に対して０．０５Ｃレート（すなわち、２０時間率）に相当する。充電とは、リチウムイオンがＮＣＭを含む正極からＬｉ金属（すなわち、負極）へ移動する方向に電流が流れる状態のことである。
　次に、１０５μＡ／ｃｍ2の電流密度で、正極が負極に対して２．５０Ｖの電圧に達するまで、実施例３－１による電池が放電された。当該電流密度は、電池の理論容量に対して０．０５Ｃレート（すなわち、２０時間率）に相当する。放電とは、ＬｉリチウムイオンがＬｉ金属（すなわち、負極）からＮＣＭを含む正極へ移動する方向に電流が流れる状態のことである。
　充放電試験の結果、実施例３－１による電池は、１．３１ｍＡｈの初期放電容量を有していた。
　（実施例３－２から３－４および比較例３－１）
　［固体電解質材料の作製］
　実施例３－２では、乾燥アルゴン雰囲気中で、原料粉として、Ｌｉ2Ｏ、およびＣｒＣｌ3が、Ｌｉ2Ｏ：ＣｒＣｌ3＝０．５００：０．５００のモル比となるように用意された。
　実施例３－３では、乾燥アルゴン雰囲気中で、原料粉として、ＬｉＣｌ、Ｌｉ2Ｏ、ＣｒＣｌ3、およびＡｌＣｌ3が、ＬｉＣｌ：Ｌｉ2Ｏ：ＣｒＣｌ3：ＡｌＣｌ3＝０．３３３：０．３３３：０．０３３３：０．３００のモル比となるように用意された。
　実施例３－４では、乾燥アルゴン雰囲気中で、原料粉として、ＬｉＣｌ、Ｌｉ2Ｏ、ＣｒＣｌ3、およびＡｌＣｌ3が、ＬｉＣｌ：Ｌｉ2Ｏ：ＣｒＣｌ3：ＡｌＣｌ3＝０．３３３：０．３３３：０．０６６７：０．２６７のモル比となるように用意された。
　比較例３－１では、乾燥アルゴン雰囲気中で、原料粉として、ＬｉＣｌ、Ｌｉ2Ｏ、およびＡｌＣｌ3が、ＬｉＣｌ：Ｌｉ2Ｏ：ＡｌＣｌ3＝０．３３３：０．３３３：０．３３３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３－１と同様にして、実施例３－２から３－４および比較例３－１による固体電解質材料が得られた。
　［イオン伝導度の評価］
　実施例３－２から３－４および比較例３－１による固体電解質材料のイオン伝導度が、実施例１－１と同様に測定された。実施例３－２から３－４および比較例３－１による固体電解質材料のイオン伝導度は、表６に示される。
　［結晶構造の解析］
　実施例３－２から３－４による固体電解質材料のＸ線回折パターンが、実施例３－１と同様に測定された。図９は、実施例３－２から３－４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。観測されたピークの位置は、表７に示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　（考察）
　表１から明らかなように、実施例１－１から１－５による固体電解質材料は、いずれも、室温近傍において、１．０×１０-4Ｓ／ｃｍ以上の高いイオン伝導度を有していた。
　実施例１－１、および実施例１－４から１－５による固体電解質材料は、Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定によって得られるＸ線回折パターンにおいて、１４°以上かつ１６°以下、１８°以上かつ１９°以下、１９°超かつ２０°以下、２６°以上かつ２８°以下、２８°超かつ３０．５°以下、および４７°以上かつ５０°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークを有し、かつ、３０．５°超かつ３３°以下の回折角２θの範囲に少なくとも３つのピークを有していた。すなわち、実施例１－１、１－４、および１－５による固体電解質材料は、第１－１結晶相を含有していた。
　実施例１－２から１－３による固体電解質材料は、Ｘ線回折パターンにおいて、１１°以上かつ１４°以下、１５°以上かつ１７°以下、２３°超かつ２６°以下、２６°超かつ２８．５°以下、および２８．５°超かつ３０°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークを有し、かつ、２０°以上かつ２３°以下、および３０．５°以上かつ３３°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも２つのピークを有していた。すなわち、実施例１－２および１－３による固体電解質材料は、第１－２結晶相を含有していた。
　表３から明らかなように、実施例２－１から２－４による固体電解質材料は、いずれも、室温近傍において、４×１０-7Ｓ／ｃｍ以上の高いイオン伝導度を有していた。
　実施例２－１から２－４を比較例２－１から２－２と比較すると明らかなように、固体電解質材料がＭｇを含む場合、イオン伝導性が高くなることがわかる。
　実施例２－１から２－４による固体電解質材料は、Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定によって得られるＸ線回折パターンにおいて、２８°以上かつ３２°以下、３３°以上かつ３７°以下、および４８°以上かつ５２°以下の回折角２θの範囲にピークを有していた。すなわち、実施例２－１から２－４による固体電解質材料は、第２－１結晶相を含有していた。
　表６から明らかなように、実施例３－１から３－４による固体電解質材料は、いずれも、室温近傍において、１．０×１０-5Ｓ／ｃｍ以上の高いイオン伝導度を有していた。
　実施例３－１から３－４を比較例３－１と比較すると明らかなように、固体電解質材料がＣｒを含む場合、イオン伝導性が高くなることがわかる。
　実施例３－１から３－４による固体電解質材料は、Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定によって得られるＸ線回折パターンにおいて、２８°以上かつ３２°以下、３３°以上かつ３７°以下、および４８°以上かつ５２°以下の回折角２θの範囲にピークを有していた。すなわち、実施例３－１から３－４による固体電解質材料は、第３－１結晶相を含有していた。
　実施例３－２による固体電解質材料は、Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定によって得られるＸ線回折パターンにおいて、２３°以上かつ２７°以下、３２°以上かつ３５°以下、３５°超かつ３８°以下、４０°以上かつ４４°以下、および５３°以上かつ５７°以下の回折角２θの範囲にピークを有していた。すなわち、実施例３－２による固体電解質材料は、第３－２結晶相を含有していた。
　実施例１－１から１－５、２－１から２－４、および３－１から３－４による固体電解質材料は、硫黄を含有しないため、硫化水素が発生しない。
　実施例１－１、２－１、および３－１による固体電解質材料は、正極活物質としてＮＣＭを用いた電池において、良好な放電特性を示した。したがって、本開示の固体電解質材料は、４Ｖ以上の電位で充電および放電可能な正極活物質と共に使用されることができる。その結果、本開示の固体電解質材料は、電池のエネルギー密度を向上させることができる。
　ハロゲン元素としてＦ、Ｂｒ、またはＩを用いた場合であっても、上記の傾向は成立する。これらの元素の化学的かつ電気的性質はＣｌによく似ており、Ｃｌの一部または全部をこれらの元素に置換可能である。
　以上のように、本開示による固体電解質材料は、希土類元素および硫黄を実質的に含有せず、高いイオン伝導度を有し、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。
　本開示の電池は、例えば、全固体リチウムイオン二次電池などとして、利用されうる。

Claims (32)

  1. 　Ｌｉ、Ｏ、およびＸを含む固体電解質材料であって、
    　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つであり、
    　前記固体電解質材料は、以下の（Ａ）から（Ｃ）のいずれか１つを満たす：
    （Ａ）ＳｉおよびＡｌをさらに含む。
    （Ｂ）ＭｇおよびＡｌをさらに含む。
    （Ｃ）Ｃｒをさらに含む。
  2. 　前記（Ａ）を満たし、
    　実質的に、Ｌｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、およびＸからなる、
    請求項１に記載の固体電解質材料。
  3. 　以下の組成式（１）により表され、
    　Ｌｉa1Ｓｉb1Ａｌc1Ｏd1Ｘe1　・・・（１）
    　ここで、ａ１＞０、ｂ１＞０、ｃ１＞０、ｄ１＞０、およびｅ１＞０、が充足される、
    請求項２に記載の固体電解質材料。
  4. 　前記組成式（１）において、ｃ１／（ａ１＋ｃ１）＞０．４、が充足される、
    請求項３に記載の固体電解質材料。
  5. 　前記組成式（１）において、ｃ１／（ａ１＋ｃ１）＜０．９５、が充足される、
    請求項３または４に記載の固体電解質材料。
  6. 　前記組成式（１）において、ｅ１／（ｄ１＋ｅ１）＞０．４、が充足される、
    請求項３から５のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  7. 　前記組成式（１）において、ｅ１／（ｄ１＋ｅ１）＜０．９５、が充足される、
    請求項３から６のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  8. 　前記組成式（１）において、ｂ１／ｃ１＞０．０５、が充足される、
    請求項３から７のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  9. 　前記組成式（１）において、ｂ１／ｃ１＜１．０、が充足される、
    請求項３から８のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  10. 　前記固体電解質材料は、第１－１結晶相を含有し、
    　Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定によって得られる前記第１－１結晶相のＸ線回折パターンにおいて、１４°以上かつ１６°以下、１８°以上かつ１９°以下、１９°超かつ２０°以下、２６°以上かつ２８°以下、２８°超かつ３０．５°以下、および４７°以上かつ５０°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークが存在し、かつ、
    　３０．５°超かつ３３°以下の回折角２θの範囲に少なくとも３つのピークが存在する、
    請求項２から９のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  11. 　前記固体電解質材料は、第１－２結晶相を含有し、
    　Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定によって得られる前記第１－２結晶相のＸ線回折パターンにおいて、１１°以上かつ１４°以下、１５°以上かつ１７°以下、２３°超かつ２６°以下、２６°超かつ２８．５°以下、および２８．５°超かつ３０°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークが存在し、かつ、
    　２０°以上かつ２３°以下、および３０．５°以上かつ３３°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも２つのピークが存在する、
    請求項２から１０のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  12. 　前記（Ｂ）を満たし、
    　実質的に、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｏ、およびＸからなる、
    請求項１に記載の固体電解質材料。
  13. 　以下の組成式（２）により表され、
    　Ｌｉa2Ｍｇb2Ａｌc2Ｏd2Ｘe2　・・・（２）
    　ここで、ａ２＞０、ｂ２＞０、ｃ２＞０、ｄ２＞０、およびｅ２＞０、が充足される、
    請求項１２に記載の固体電解質材料。
  14. 　前記組成式（２）において、ｃ２／（ａ２＋ｃ２）＞０．１、が充足される、
    請求項１３に記載の固体電解質材料。
  15. 　前記組成式（２）において、ｃ２／（ａ２＋ｃ２）＜０．９５、が充足される、
    請求項１３または１４に記載の固体電解質材料。
  16. 　前記組成式（２）において、ｅ２／（ｄ２＋ｅ２）＞０．４、が充足される、
    請求項１３から１５のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  17. 　前記組成式（２）において、ｅ２／（ｄ２＋ｅ２）＜０．９５、が充足される、
    請求項１３から１６のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  18. 　前記組成式（２）において、ｂ２／ｃ２＞０．０５、が充足される、
    請求項１３から１７のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  19. 　前記組成式（２）において、ｂ２／ｃ２＜２、が充足される、
    請求項１３から１８のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  20. 　前記固体電解質材料は、第２－１結晶相を含有し、
    　Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定によって得られる前記第２－１結晶相のＸ線回折パターンにおいて、２８°以上かつ３２°以下、３３°以上かつ３７°以下、および４８°以上かつ５２°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークが存在する、
    請求項１２から１９のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  21. 　前記（Ｃ）を満たす、
    請求項１に記載の固体電解質材料。
  22. 　Ａｌをさらに含む、
    請求項２１に記載の固体電解質材料。
  23. 　以下の組成式（３）により表され、
    　Ｌｉa3Ｃｒb3Ａｌc3Ｏd3Ｘe3　・・・（３）
    　ここで、ａ３＞０、ｂ３＞０、ｃ３≧０、ｄ３＞０、およびｅ３＞０、が充足される、
    請求項２１または２２に記載の固体電解質材料。
  24. 　前記組成式（３）において、ｂ３／（ａ３＋ｂ３）＞０．０２５、が充足される、
    請求項２３に記載の固体電解質材料。
  25. 　前記組成式（３）において、ｂ３／（ａ３＋ｂ３）＜０．９５、が充足される、
    請求項２３または２４に記載の固体電解質材料。
  26. 　前記組成式（３）において、ｅ３／（ｄ３＋ｅ３）＞０．４、が充足される、
    請求項２３から２５のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  27. 　前記組成式（３）において、ｅ３／（ｄ３＋ｅ３）＜０．９５、が充足される、
    請求項２３から２６のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  28. 　前記組成式（３）において、０≦ｃ３／ｂ３≦２０、が充足される、
    請求項２３から２７のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  29. 　前記固体電解質材料は、第３－１結晶相を含有し、
    　Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定によって得られる前記第３－１結晶相のＸ線回折パターンにおいて、２８°以上かつ３２°以下、３３°以上かつ３７°以下、および４８°以上かつ５２°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークが存在する、
    請求項２１から２８のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  30. 　前記固体電解質材料は、第３－２結晶相を含有し、
    　Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定によって得られる前記第３－２結晶相のＸ線回折パターンにおいて、２３°以上かつ２７°以下、３２°以上かつ３５°以下、３５°超かつ３８°以下、４０°以上かつ４４°以下、および５３°以上かつ５７°以下の回折角２θの範囲のそれぞれに少なくとも１つのピークが存在する、
    請求項２１から２９のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  31. 　Ｘは、Ｃｌを含む、
    請求項１から３０のいずれか一項に記載の固体電解質材料。
  32. 　正極、
    　負極、および
    　前記正極と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３１のいずれか一項に記載の固体電解質材料を含有する、
    電池。
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