本發(fā)明涉及固體電解質(zhì)及電池。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著個(gè)人電腦、移動(dòng)電話等便攜式設(shè)備的開(kāi)發(fā)，作為其電源的電池的需求大幅擴(kuò)大。用于像這樣的用途的電池中，作為使離子移動(dòng)的介質(zhì)，以往使用使電解質(zhì)溶解于有機(jī)溶劑得到的有機(jī)電解液。包含該有機(jī)電解液的電池中，有可能產(chǎn)生與安全性有關(guān)的問(wèn)題。

2、為了消除上述問(wèn)題并確保本質(zhì)上的安全性，正在開(kāi)發(fā)使用固體電解質(zhì)代替有機(jī)電解液的全固體電池。固體電解質(zhì)通常不易燃，因此，可實(shí)現(xiàn)安全性高的鋰(li)離子電池。

3、另外，眾所周知固體電解質(zhì)之中存在像硫化物系那樣與水分發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生硫化氫氣體的材料。另一方面，還在廣泛開(kāi)發(fā)不產(chǎn)生像硫化氫那樣的氣體的氧化物系的固體電解質(zhì)，不過(guò)，材料的鋰離子傳導(dǎo)率比硫化物低，因此，難以提高電池輸出(輸出大電流)。于是，max?feinauer等4人著的《unlocking?the?potential?of?fluoride-based?solidelectrolytes?for?solid-state?lithium?batteries》(acs?appl.energy?mater.、2019年、第2卷、第7196-7203頁(yè))(文獻(xiàn)1)中給出了通過(guò)向li3alf6中添加al2o3而使得鋰離子傳導(dǎo)率提高(參照文獻(xiàn)1的表s1)。

4、不過(guò)，文獻(xiàn)1的固體電解質(zhì)中，于100℃的鋰離子傳導(dǎo)率最大為1.8×10-5s/cm，不充分。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明涉及固體電解質(zhì)，其目的在于，提供具有高鋰離子傳導(dǎo)率的固體電解質(zhì)。

2、本發(fā)明的優(yōu)選的一個(gè)方案所涉及的固體電解質(zhì)包含li、m、si及f，m為成為陽(yáng)離子的元素。

3、根據(jù)本發(fā)明，能夠提供具有高鋰離子傳導(dǎo)率的固體電解質(zhì)。

4、優(yōu)選地，m為成為3價(jià)陽(yáng)離子的元素。

5、優(yōu)選地，m為鋁元素。

6、優(yōu)選地，m為成為3價(jià)陽(yáng)離子的元素，所述固體電解質(zhì)包含組成式以liambsicfd表示的成分。滿足0.9(3-x)≤a≤1.1(3-x)、0.9(1-x)≤b≤1.1(1-x)、0.9x≤c≤1.1x、5.4≤d≤6.6及0＜x＜1。

7、優(yōu)選地，m為除si以外的成為4價(jià)陽(yáng)離子的元素，所述固體電解質(zhì)包含組成式以liambsicfd表示的成分。滿足1.8≤a≤2.2、0.9(1-x)≤b≤1.1(1-x)、0.9x≤c≤1.1x、5.4≤d≤6.6及0＜x＜1。

8、優(yōu)選地，所述組成式中，滿足0.05≤x≤0.6。

9、優(yōu)選地，針對(duì)所述固體電解質(zhì)通過(guò)使用了cukα射線的x射線衍射測(cè)定而得到的x射線衍射圖案在19～23°的衍射角2θ的范圍及40～44°的衍射角2θ的范圍這兩者具有峰。

10、優(yōu)選地，針對(duì)所述固體電解質(zhì)通過(guò)使用了cukα射線的x射線衍射測(cè)定而得到的x射線衍射圖案中，最強(qiáng)峰的半值寬度為0.4°以上。

11、本發(fā)明還涉及固體電解質(zhì)的制造方法。本發(fā)明的優(yōu)選的一個(gè)方案所涉及的固體電解質(zhì)的制造方法包括以下工序：a)將由li、m及f構(gòu)成的化合物(其中，m為成為陽(yáng)離子的元素)和li2sif6混合而得到混合物，或者將由m及f構(gòu)成的化合物、lif以及l(fā)i2sif6混合而得到混合物，b)對(duì)所述混合物進(jìn)行機(jī)械球磨處理。

12、優(yōu)選地，m為成為3價(jià)陽(yáng)離子的元素。由li、m及f構(gòu)成的所述化合物為li3mf6，或者由m及f構(gòu)成的所述化合物為mf3。

13、優(yōu)選地，m為除si以外的成為4價(jià)陽(yáng)離子的元素。由li、m及f構(gòu)成的所述化合物為li2mf6，或者由m及f構(gòu)成的所述化合物為mf4。

14、本發(fā)明還涉及電池。本發(fā)明的優(yōu)選的一個(gè)方案所涉及的電池具備：正極；負(fù)極；以及電解質(zhì)層，該電解質(zhì)層設(shè)置于所述正極與所述負(fù)極之間。上述固體電解質(zhì)包含在所述正極、所述負(fù)極及所述電解質(zhì)層中的至少1者中。

15、上述的目的及其他目的、特征、方案及優(yōu)點(diǎn)通過(guò)以下參照附圖而進(jìn)行的本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明而加以明確。

技術(shù)特征：

1.一種固體電解質(zhì)，其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電解質(zhì)，其中，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體電解質(zhì)，其中，

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的固體電解質(zhì)，其中，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電解質(zhì)，其中，

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的固體電解質(zhì)，其中，

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的固體電解質(zhì)，其中，

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的固體電解質(zhì)，其中，

9.一種固體電解質(zhì)的制造方法，其中，包括以下工序：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的固體電解質(zhì)的制造方法，其中，

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的固體電解質(zhì)的制造方法，其中，

12.一種電池，其中，具備：

技術(shù)總結(jié)
固體電解質(zhì)包含Li、M、Si及F，M為成為陽(yáng)離子的元素。優(yōu)選地，M為成為3價(jià)陽(yáng)離子的元素，固體電解質(zhì)包含組成式以Li<subgt;a</subgt;M<subgt;b</subgt;Si<subgt;c</subgt;F<subgt;d</subgt;表示的成分，滿足0.9(3?x)≤a≤1.1(3?x)、0.9(1?x)≤b≤1.1(1?x)、0.9x≤c≤1.1x、5.4≤d≤6.6及0＜x＜1。

技術(shù)研發(fā)人員：八木援,吉田俊廣,小林義政,勝田祐司,宮崎憐雄奈
受保護(hù)的技術(shù)使用者：日本礙子株式會(huì)社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/4