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公開番号2025116702
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024011284
出願日2024-01-29
発明の名称塩化物系固体電解質及び全固体リチウムイオン電池
出願人JX金属株式会社
代理人アクシス国際弁理士法人
主分類H01B 1/06 20060101AFI20250801BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】活性化エネルギーの低い塩化物系固体電解質、及び、それを用いた全固体リチウムイオン電池を提供する。
【解決手段】組成式:Li_aM_bO_cCl_d
(式中、MはV、Ta、Fe、Sb、Ga、W及びZrのいずれか一種または二種であり、1.0≦a≦3.0、1.0≦b≦4.0、0≦c≦1.0、3.0≦d≦19.0である。)
で表され、絶対零度のエンタルピーが-1.8132～-0.7429eV/atomである、塩化物系固体電解質。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
組成式：Ｌｉ
a
Ｍ
b
Ｏ
c
Ｃｌ
d
（式中、ＭはＶ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｗ及びＺｒのいずれか一種または二種であり、１．０≦ａ≦３．０、１．０≦ｂ≦４．０、０≦ｃ≦１．０、３．０≦ｄ≦１９．０である。）
で表され、絶対零度のエンタルピーが－１．８１３２～－０．７４２９ｅＶ/ａｔｏｍである、塩化物系固体電解質。
続きを表示（約 120 文字）【請求項２】
前記式中、３．０≦ｄ≦４．０である請求項１に記載の塩化物系固体電解質。
【請求項３】
請求項１または２に記載の塩化物系固体電解質を含む固体電解質層と、正極層と、負極層とを含む全固体リチウムイオン電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩化物系固体電解質及び全固体リチウムイオン電池に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年におけるパソコン、ビデオカメラ、及び携帯電話等の情報関連機器や通信機器等の急速な普及に伴い、その電源として利用される電池の開発が重要視されている。該電池の中でも、エネルギー密度が高いという観点から、リチウムイオン電池が注目を浴びている。また、車載用等の動力源やロードレベリング用といった大型用途におけるリチウム二次電池についても、高エネルギー密度、電池特性向上が求められている。
【０００３】
ただ、リチウムイオン電池の場合は、電解液は有機化合物が大半であり、たとえ難燃性の化合物を用いたとしても火災に至る危険性が全くなくなるとは言いきれない。こうした液系リチウムイオン電池の代替候補として、電解質を固体とした全固体リチウムイオン電池が近年注目を集めている。その中でも、固体電解質としてハロゲン化リチウムを添加した全固体リチウムイオン電池が主流となりつつある。
【０００４】
ハロゲン系の中でも特に塩化物系の固体電解質については、従来盛んに開発研究されている。特許文献１には、一般式：Ｌｉ
3-2X
Ｍ
X
Ｉｎ
1-Y
Ｍ´
Y
Ｌ
6-Z
Ｌ´
Z
（式中、ＭおよびＭ´は金属元素であり、ＬおよびＬ´はハロゲン元素である。また、Ｘ、ＹおよびＺは独立に０≦Ｘ＜１．５、０≦Ｙ＜１、０≦Ｚ≦６を満たす。）で表される化合物からなる固体電解質が開示されており、このような固体電解質を用いることで、充放電特性が良好な全固体型リチウム二次電池を提供することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００６－２４４７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年の全固体リチウムイオン電池の需要により、塩化物系固体電解質について、電池特性が良好である新規な組成を有する化合物の更なる開発研究が望まれている。
【０００７】
良好な固体電解質としてリチウムイオンが結晶格子を移動するのに必要なエネルギー障壁（活性化エネルギー）が低い材料であることが期待される。低い活性化エネルギーは高リチウムイオン伝導に寄与する。このため、電池特性の向上の観点から、固体電解質は活性化エネルギーが低いことが好ましい。本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、活性化エネルギーの低い塩化物系固体電解質、及び、それを用いた全固体リチウムイオン電池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】
【０００８】
上記知見を基礎にして完成した本発明は以下で規定される。
（１）組成式：Ｌｉ
a
Ｍ
b
Ｏ
c
Ｃｌ
d
（式中、ＭはＶ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｗ及びＺｒのいずれか一種または二種であり、１．０≦ａ≦３．０、１．０≦ｂ≦４．０、０≦ｃ≦１．０、３．０≦ｄ≦１９．０である。）
で表され、絶対零度のエンタルピーが－１．８１３２～－０．７４２９ｅＶ/ａｔｏｍである、塩化物系固体電解質。
（２）前記式中、３．０≦ｄ≦４．０である前記（１）に記載の塩化物系固体電解質。
（３）前記（１）または（２）に記載の塩化物系固体電解質を含む固体電解質層と、正極層と、負極層とを含む全固体リチウムイオン電池。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、活性化エネルギーの低い塩化物系固体電解質、及び、それを用いた全固体リチウムイオン電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の実施形態に係る全固体リチウムイオン電池の模式図である。
本発明の実施形態に係る塩化物系固体電解質の組成の決定手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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