TOP > 国内特許検索 > Li含有複合酸化物の製造方法

Li含有複合酸化物の製造方法 コモンズ

国内特許コード P150011581
整理番号 N14013
掲載日 2015年3月24日
出願番号 特願2014-246176
公開番号 特開2016-110792
出願日 平成26年12月4日(2014.12.4)
公開日 平成28年6月20日(2016.6.20)
発明者
  • 手嶋 勝弥
  • 是津 信行
  • 大石 修治
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 Li含有複合酸化物の製造方法 コモンズ
発明の概要 【課題】良好なリチウムイオンの拡散経路をもつ高品質なLiLaNb12等のLi含有複合酸化物結晶を効率よく製造する方法を提供し、さらに電極活物質上にLi含有複合酸化物結晶層を直接形成する方法も提供する。
【解決手段】Li含有複合酸化物の出発原料およびフラックスを含む溶液または分散体を基板表面に塗布し、塗布された表面を含む基板を加熱し、ついで冷却することにより基板上にLi含有複合酸化物結晶層を形成することを特徴とするLi含有複合酸化物の製造方法。得られたLi含有複合酸化物は、全固体型リチウムイオン二次電池用固体電解質として好適である。
【選択図】図8
従来技術、競合技術の概要


LiLaNb12に代表されるガーネット型固体電解質は, 三次元経路によるイオン拡散, 化学的・熱的安定性および広い電位窓をもつため,全固体型リチウムイオン二次電池(LIB) 用固体電解質への応用が期待される。実際に全固体型LIB に応用するためには,良好なイオン拡散経路を形成した高品質な単結晶が望まれる。また,固体/固体界面の接合が求められる。一般に,全固体型LIBにおける電解質と活物質の固体接合面は点接触になりやすく,界面イオン移動の観点からは,抵抗が大きく望ましくない。また,活物質表面に固体電解質を接触させると,リチウムイオンに対する化学ポテンシャルの異なる固体界面として,空間電荷層が形成される。これにより,固体電解質から活物質側にリチウムイオンが移動し,固体電解質の組成が最適組成から変化し,界面に大きな抵抗成分が生成する。これは,活物質/固体電解質界面でのイオン移動を妨げる要因となる。以上の点から,集電体および電極活物質の耐熱温度を考慮した低温での,活物質と固体電解質の良好な接合界面をもつ積層体とその形成方法の開発は急務と言われている。



パーソナルコンピュータ、携帯電話等の機器類に用いられている二次電池においては、イオンを移動させる媒体として有機溶媒等の液状の電解質が汎用されている。このような液状電解質を用いた電池においては、 その漏洩、発火等の問題を生ずる可能性がある。これに対し、液状電解質に替えて固体電解質を使用するとともに、他の電池要素を全て固体で構成した全固体型LIBは、高エネルギー密度とすることが可能であるとともに、電解質が焼結したセラミックスであるので、発火や漏液の恐れがなく、腐食により電池性能の劣化等の問題も生じにくい。



そのような固体電解質であるガーネット型固体電解質粒子は、主に固相反応法(非特許文献1および2)によって合成されている。しかし, 固相反応法により作製された粒子は不定形多結晶体である。



また、全固体型LIBの作製法には, 作製した電極および電解質材料をプレス加工して積層体を形成する手法が挙げられる。しかし,この手法には良好な電極/ 電解質界面を形成できないという課題がある。そのため,簡単なプロセスで良好な電極/ 固体電解質界面を形成できる手法が求められる。

産業上の利用分野


本発明は、Li含有複合酸化物の製造方法、さらには得られたLi含有複合酸化物を用いた全固体型リチウムイオン二次電池用固体電解質に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
Li含有複合酸化物の出発原料およびフラックスを含む溶液または分散体を基板表面に塗布し、塗布された表面を含む基板を加熱し、ついで冷却することにより基板上にLi含有複合酸化物結晶層を形成することを特徴とするLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項2】
Li含有複合酸化物が、ガーネット型、ペロブスカイト型,LISICON (・-LiPO)型、NASICON型またはLi-・-アルミナ型複合酸化物である請求項1に記載のLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項3】
ガーネット型複合酸化物が、一般式LiLa12(M=Nbおよび/またはTa)またはLi7‐xLaZr2-xM’12(M'はNb,TaまたはAl、0≦x≦2)で示される請求項2に記載のLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項4】
ぺロブスカイト型複合酸化物が、一般式(LiLn)TiO(Ln=レアメタル)で示される請求項2に記載のLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項5】
LISICON型複合酸化物が、Li14ZnGe16または一般式Li1+x2-xIIIPO12(M=Ti,Zr,GeまたはHf;MIII=Al,InまたはSc、0≦x≦2)で示される請求項2に記載のLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項6】
Li含有複合酸化物の出発原料が、それぞれの金属成分の酸化物、水酸化物、金属塩またはアルコキシドである請求項1~5のいずれか1項に記載のLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項7】
フラックスがLiOH・HO(融点:471℃),LiCO(融点:720℃),LiCl(融点:605℃),LiNO(融点:873℃),LiSO(融点:860℃),LiBO(融点:849℃),Li(融点:754℃),KOH(融点:406℃),NaCl(融点:801℃),KCl(融点:770℃)
KNO(融点:334℃),NaNO(融点:308℃),KCO(融点:633℃),NaCO(融点:851℃)から選ばれる少なくとも1種を含んでいる請求項1~6のいずれか1項に記載のLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項8】
基板が、Li含有複合酸化物の金属成分の1つである金属膜である上記請求項1~7のいずれか1項に記載のLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項9】
基板が二次電池の電極活物質層である請求項1~7のいずれか1項に記載のLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項10】
基板が、二次電池の極活物質上に成膜された、Li含有複合酸化物の金属成分の1つである金属膜である請求項8に記載のLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項11】
二次電池が、リチウムイオン二次電池またはナトリウムイオン二次電池である請求項9または10に記載のLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項12】
Li含有複合酸化物の金属成分の1つである金属膜が、NbまたはZrである請求項8または10に記載のLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項13】
Li含有複合酸化物がLiLaNb12である請求項1~3のいずれか1項に記載のLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項14】
Li含有複合酸化物がLiLaZn12である請求項1~3のいずれか1項に記載のLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項15】
Li含有複合酸化物結晶層が、Li含有複合酸化物の単結晶粒子が積層された積層構造体である請求項1~14のいずれか1項に記載のLi含有複合酸化物の製造方法。

【請求項16】
電極活物質層上にLi含有複合酸化物の単結晶粒子が積層されてなるLi含有複合酸化物積層構造体。

【請求項17】
請求項1~15のいずれか1項に記載の製造方法で得られたLi含有複合酸化物を用いてなる全固体型リチウムイオン二次電池用固体電解質。

【請求項18】
請求項16に記載のLi含有複合酸化物積層構造体を固体電解質として用いてなる全固体型リチウムイオン二次電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2014246176thum.jpg
出願権利状態 公開
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close