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公開番号2025138448
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-25
出願番号2024037547
出願日2024-03-11
発明の名称固体電解質及び固体電解質電池
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01B 1/06 20060101AFI20250917BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】耐湿性に優れる固体電解質及び固体電解質電池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、リチウムと、金属元素と、ハロゲンとを含む母体と、前記母体の表面に形成された改質層と、を有し、前記母体は、リチウム、金属元素、ハロゲンを含み、前記金属元素は、Mg、Al、Sc、Y、Nb、Zr、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ga、Ge、In、Sn、Ta、W及びランタノイドからなる群から選択されるいずれかであり、前記改質層は、前記金属元素と前記ハロゲンとを含む酸化物を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
リチウムと、金属元素と、ハロゲンとを含む母体と、
前記母体の表面に形成された改質層と、を有し、
前記母体は、リチウム、金属元素、ハロゲンを含み、
前記金属元素は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ及びランタノイドからなる群から選択されるいずれかであり、
前記改質層は、前記金属元素と前記ハロゲンとを含む酸化物を有する、固体電解質。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記母体は、下式（１）で表わされる請求項１に記載の固体電解質。
Ａ
ａ
Ｅ
ｂ
Ｇ
ｃ
Ｘ
ｄ
・・・（１）
式（１）において、ＡはＬｉ及びＣｓ、Ｃａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｂａからなる群から選択される少なくとも一つであり、ＥはＭｇ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ及びランタノイドからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｇは、Ｏ、ＯＨ、ＢＯ
２
、ＢＯ
３
、ＢＯ
４
、Ｂ
３
Ｏ
６
、Ｂ
４
Ｏ
７
、ＣＯ
３
、ＮＯ
３
、ＡｌＯ
２
、ＳｉＯ
３
、ＳｉＯ
４
、Ｓｉ
２
Ｏ
７
、Ｓｉ
３
Ｏ
９
、Ｓｉ
４
Ｏ
１１
、Ｓｉ
６
Ｏ
１８
、ＰＯ
３
、ＰＯ
４
、Ｐ
２
Ｏ
７
、Ｐ
３
Ｏ
１０
、ＳＯ
３
、ＳＯ
４
、ＳＯ
５
、Ｓ
２
Ｏ
３
、Ｓ
２
Ｏ
４
、Ｓ
２
Ｏ
５
、Ｓ
２
Ｏ
６
、Ｓ
２
Ｏ
７
、Ｓ
２
Ｏ
８
、ＢＦ
４
、ＰＦ
６
、Ｂ（（ＣＯＯ）
２
【請求項３】
式（１）において、Ｅは、Ｚｒを含む、請求項２に記載の固体電解質。
【請求項４】
前記改質層は、硫黄をさらに含む、請求項１に記載の固体電解質。
【請求項５】
前記改質層の厚みは、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、請求項１に記載の固体電解質。
【請求項６】
正極と、負極と、前記正極と前記負極とに挟まれた固体電解質層と、を備え、
前記正極、前記負極及び前記固体電解質層のうちの少なくとも１つは、請求項１に記載の固体電解質を含む、固体電解質電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質及び固体電解質電池に関する。
続きを表示（約 1,800 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固体電解質電池が注目されている。
【０００３】
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、ハライド系固体電解質等がある。例えば、特許文献１は、Ａ
２＋ａ
Ｅ
１-ｂ+α
Ｇ
ｂ
Ｘ
ｄ
で表されるハライド系固体電解質を開示している。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と比較して、ハライド系固体電解質は耐酸化性が良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２１／０２４７８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水分を含む環境下にハライド系固体電解質を暴露すると、固体電解質のイオン伝導度が低下する場合がある。
【０００６】
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、耐湿性に優れた固体電解質及び固体電解質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】
【０００７】
第１の態様に係る固体電解質は、リチウムと、金属元素と、ハロゲンとを含む母体と、前記母体の表面に形成された改質層と、を有する。前記母体は、リチウム、金属元素、ハロゲンを含む。前記金属元素は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ及びランタノイドからなる群から選択されるいずれかである。前記改質層は、前記金属元素と前記ハロゲンとを含む酸化物を有する。
【０００８】
上記態様に係る固体電解質において、前記母体は、下式（１）で表されるものでもよい。
Ａ
ａ
Ｅ
ｂ
Ｇ
ｃ
Ｘ
ｄ
・・・（１）
式（１）において、Ａは、Ｌｉ及びＣｓ、Ｃａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｂａからなる群から選択される少なくとも一つであり、ＥはＭｇ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ及びランタノイドからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｇは、Ｏ、ＯＨ、ＢＯ
２
、ＢＯ
３
、ＢＯ
４
、Ｂ
３
Ｏ
６
、Ｂ
４
Ｏ
７
、ＣＯ
３
、ＮＯ
３
、ＡｌＯ
２
、ＳｉＯ
３
、ＳｉＯ
４
、Ｓｉ
２
Ｏ
７
、Ｓｉ
３
Ｏ
９
、Ｓｉ
４
Ｏ
１１
、Ｓｉ
６
Ｏ
１８
、ＰＯ
３
、ＰＯ
４
、Ｐ
２
Ｏ
７
、Ｐ
３
Ｏ
１０
、ＳＯ
３
、ＳＯ
４
、ＳＯ
５
、Ｓ
２
Ｏ
３
、Ｓ
２
Ｏ
４
、Ｓ
２
Ｏ
５
、Ｓ
２
Ｏ
６
、Ｓ
２
Ｏ
７
、Ｓ
２
Ｏ
８
、ＢＦ
４
、ＰＦ
６
、Ｂ（（ＣＯＯ）
２
【０００９】
上記態様に係る固体電解質の式（１）において、Ｅは、Ｚｒを含んでもよい。
【００１０】
上記態様に係る固体電解質において、前記改質層は、硫黄をさらに含んでもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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