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公開番号2025054920
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-08
出願番号2023164154
出願日2023-09-27
発明の名称固体電解質及び全固体電池
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01B 1/08 20060101AFI20250401BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】全固体電池の初期充放電効率を高めることができる固体電解質を提供することを目的とする。
【解決手段】この固体電解質は、A_aAl_bZr_1-b+αG_cO_dX_e・・・(1)で表される。式(1)において、Aは、Li、K、Naからなる群から選択されるいずれか1つ以上であり、Gは、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Yb、Sc、La、Ce、Hf、Ta、W、Nbからなる群から選択されるいずれか1つ以上であり、Xは、F、Cl、Br、Iからなる群から選択されるいずれか1つ以上であり、aは、0.1<a<2+b+βを満たし、bは、0.1≦b≦0.9を満たし、cは、0≦c<0.5を満たし、dは、0.01<d<3を満たし、eは、2.5<e<6.1を満たし、αは、-0.5<α<0.3を満たし、βは、Gの価数に応じた値である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ａ
ａ
Ａｌ
ｂ
Ｚｒ
１－ｂ＋α
Ｇ
ｃ
Ｏ
ｄ
Ｘ
ｅ
・・・（１）で表され、
式（１）において、
Ａは、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａからなる群から選択されるいずれか１つ以上であり、
Ｇは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｙｂ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂからなる群から選択されるいずれか１つ以上であり、
Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉからなる群から選択されるいずれか１つ以上であり、
ａは、０．１＜ａ＜２＋ｂ＋βを満たし、
ｂは、０．１≦ｂ≦０．９を満たし、
ｃは、０≦ｃ＜０．５を満たし、
ｄは、０．０１＜ｄ＜３を満たし、
ｅは、２．５＜ｅ＜６．１を満たし、
αは、－０．５＜α＜０．３を満たし、
βは、
Ｇが５価の元素の場合は－ｃでありかつｂ＞ｃ+０．０１を満たし、
Ｇが４価の元素又はＧを含まない場合は０であり、
Ｇが３価の元素の場合はｃであり、
Ｇが２価の元素の場合は２ｃであり、
Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定で得られるＸ線回折パターンが、第１条件又は第２条件を満たし、
前記第１条件は、第２強度を第１強度で割った第１強度比と、第２強度を第３強度で割った第２強度比と、がいずれも、２．０以下であるという条件であり、
前記第１強度は、回折角２９．５°±０．５°の第１範囲における最大回折強度であり、
前記第２強度は、回折角３１．９°±０．５°の第２範囲における最大回折強度であり、
前記第３強度は、回折角３４．６°±０．５°の第３範囲における最大回折強度であり、
前記第２条件は、前記第１範囲、前記第２範囲及び前記第３範囲にピークを有さないという条件である、
固体電解質。
続きを表示（約 560 文字）【請求項２】
前記式（１）において、ＸはＣｌを含む、請求項１に記載の固体電解質。
【請求項３】
前記式（１）において、ＸはＣｌ及びＦ、Ｂｒ、Ｉからなる群から選択されるいずれか１つ以上を含む、請求項１に記載の固体電解質。
【請求項４】
前記式（１）において、ＸはＣｌである、請求項１に記載の固体電解質。
【請求項５】
前記式（１）において、ＡはＬｉである、請求項１に記載の固体電解質。
【請求項６】
前記式（１）において、ＡはＮａである、請求項１に記載の固体電解質。
【請求項７】
前記式（１）において、ａは、０．５＜ａ＜２＋ｂ＋βを満たす、請求項１に記載の固体電解質。
【請求項８】
前記式（１）において、ｂは、０．３≦ｂ≦０．７を満たし、１＋α＋ｃは、０．８＜１＋α＋ｃ＜１．２を満たす、請求項１に記載の固体電解質。
【請求項９】
前記式（１）において、ｃは、０≦ｃ≦０．３を満たす、請求項１に記載の固体電解質。
【請求項１０】
酸化物粒子をさらに含み、
前記酸化物粒子の粒径が５．０μｍ以下である、請求項１に記載の固体電解質。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質及び全固体電池に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロニクス技術の発達はめざましく、携帯電子機器の小型軽量化、薄型化、多機能化が図られている。電子機器の電源となる電池に対しても、小型軽量化、薄型化、信頼性向上が強く望まれている。このため、電解質として固体電解質を用いる全固体電池が注目されている。固体電解質として、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質、錯体水素化物系固体電解質、ハライド系固体電解質等が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、Ａ
２＋ａ
Ｅ
１-ｂ+α
Ｇ
ｂ
Ｄ
ｃ
Ｘ
ｄ
で表されるハライド系固体電解質が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２１／０２４７８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハライド系固体電解質は、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質、錯体水素化物系固体電解質等よりイオン伝導度が高いと言われている。一方で、ハライド系固体電解質を用いた全固体電池は、初期充放電効率の向上が求められている。
【０００６】
本開示は上記問題に鑑みてなされたものであり、全固体電池の初期充放電効率を高めることができる固体電解質を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【０００８】
第１の態様にかかる固体電解質は、Ａ
ａ
Ａｌ
ｂ
Ｚｒ
１－ｂ＋α
Ｇ
ｃ
Ｏ
ｄ
Ｘ
ｅ
・・・（１）で表される。式（１）において、Ａは、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａからなる群から選択されるいずれか１つ以上であり、Ｇは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｙｂ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂからなる群から選択されるいずれか１つ以上であり、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉからなる群から選択されるいずれか１つ以上であり、ａは、０．１＜ａ＜２＋ｂ＋βを満たし、ｂは、０．１≦ｂ≦０．９を満たし、ｃは、０≦ｃ＜０．５を満たし、ｄは、０．０１＜ｄ＜３を満たし、ｅは、２．５＜ｅ＜６．１を満たし、αは、－０．５＜α＜０．３を満たし、βは、Ｇが５価の元素の場合は－ｃでありかつｂ＞ｃ+０．０１を満たし、Ｇが４価の元素又はＧを含まない場合は０であり、Ｇが３価の元素の場合はｃであり、Ｇが２価の元素の場合は２ｃである。第１の態様にかかる固体電解質は、Ｃｕ－Ｋα線を用いたＸ線回折測定で得られるＸ線回折パターンが第１条件又は第２条件を満たす。前記第１条件は、第２強度を第１強度で割った第１強度比と、第２強度を第３強度で割った第２強度比と、がいずれも、２．０以下であるという条件である。前記第１強度は、回折角２９．５°±０．５°の第１範囲における最大回折強度であり、前記第２強度は、回折角３１．９°±０．５°の第２範囲における最大回折強度であり、前記第３強度は、回折角３４．６°±０．５°の第３範囲における最大回折強度である。前記第２条件は、前記第１範囲、前記第２範囲及び前記第３範囲にピークを有さないという条件である。
【０００９】
上記態様にかかる固体電解質の前記式（１）において、ＸはＣｌを含んでもよい。
【００１０】
上記態様にかかる固体電解質の前記式（１）において、ＸはＣｌ及びＦ、Ｂｒ、Ｉからなる群から選択されるいずれか１つ以上を含んでもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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