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全固体ナトリウム電池用の固体電解質とその製造方法及び全固体ナトリウム電池

Patent code P210017873
File No. (S2018-0806-N0)
Posted date 2021年8月23日
Application number 特願2020-532414
Date of filing 令和元年7月23日(2019.7.23)
International application number JP2019028881
International publication number WO2020022342
Date of international filing 令和元年7月23日(2019.7.23)
Date of international publication 令和2年1月30日(2020.1.30)
Priority data
  • 特願2018-138690 (2018.7.24) JP
Inventor
  • 林 晃敏
  • 辰巳砂 昌弘
  • 作田 敦
Applicant
  • 公立大学法人大阪
Title 全固体ナトリウム電池用の固体電解質とその製造方法及び全固体ナトリウム電池
Abstract 式:Na3-xSb1-xα(式中、αは、Na3-xSb1-xαがNaSbSよりも大きいイオン伝導度を示す元素から選択され、xは0<x<1である)で表される全固体ナトリウム電池用の固体電解質。
Outline of related art and contending technology

近年、電気自動車、ハイブリッド自動車等の自動車、太陽電池、風力発電等の発電装置等において、電力を貯蔵するためにリチウムイオン電池の需要が増大している。しかし、リチウムイオン電池は、埋蔵量が少なく、かつ産出地が偏在しているリチウムを使用するため、リチウムに代えて、資源量が豊富なナトリウムを使用することが提案されている。
また、安全性の確保の観点から、電解質に液体を使用せず、固体の電解質(固体電解質)を使用した全固体ナトリウム電池が盛んに研究されている。
固体電解質には、全固体ナトリウム電池の放電容量等の物性を向上させる観点から、より高いイオン伝導度が求められている。特に全固体ナトリウム二次電池は、充放電容量、サイクル数等の物性を向上させる観点から、より高いイオン伝導度が固体電解質に求められている。この観点から、A. Banerjee et al., Angew. Chem. Int. Ed., 55 (2016) 9634.(非特許文献1)及びH. Wang et al., Angew. Chem. Int. Ed., 55 (2016) 9551.(非特許文献2)では、NaSbSが高いイオン伝導度を示し、加えて、高い大気安定性を示すことが報告されている。

Field of industrial application

本発明は、全固体ナトリウム電池用の固体電解質とその製造方法及び全固体ナトリウム電池に関する。更に詳しくは、本発明は、全固体ナトリウム電池用の、イオン伝導度の向上した固体電解質とその製造方法、及びそれを含む全固体ナトリウム電池に関する。

Scope of claims 【請求項1】
下記式:
Na3-xSb1-xα
(式中、αは、Na3-xSb1-xαがNaSbSよりも大きいイオン伝導度を示す元素から選択され、xは0<x<1である)
で表される全固体ナトリウム電池用の固体電解質。

【請求項2】
前記αが、6価を示す元素から選択される請求項1に記載の全固体ナトリウム電池用の固体電解質。

【請求項3】
前記6価の元素が、W、Mo、Cr、Mn、Ru、Re、Os及びIrから選択される請求項2に記載の全固体ナトリウム電池用の固体電解質。

【請求項4】
前記αが、W及びMoから選択される請求項1に記載の全固体ナトリウム電池用の固体電解質。

【請求項5】
前記αがWである請求項1に記載の全固体ナトリウム電池用の固体電解質。

【請求項6】
前記xは、NaSbSよりも大きいイオン伝導度を示す固体電解質を提供し得る範囲を示す請求項1に記載の全固体ナトリウム電池用の固体電解質。

【請求項7】
前記xが0.05≦x≦0.2である請求項1に記載の全固体ナトリウム電池用の固体電解質。

【請求項8】
前記固体電解質が、ガラスセラミック状である請求項1に記載の全固体ナトリウム電池用の固体電解質。

【請求項9】
前記固体電解質が、少なくとも結晶質部を含み、前記結晶質部が、立方晶から構成される請求項1に記載の全固体ナトリウム電池用の固体電解質。

【請求項10】
前記固定電解質が、ラマンスペクトルにおいて、αS由来のアニオンのピークを示す請求項1に記載の全固体ナトリウム電池用の固体電解質。

【請求項11】
請求項1の固体電解質の製造方法であって、固体電解質製造用の原料をメカニカルミリング処理により混合し、得られた混合物をプレスする固体電解質の製造方法。

【請求項12】
前記混合物をプレスした後、200~550℃で0.1時間以上加熱する請求項11に記載の固体電解質の製造方法。

【請求項13】
正極及び負極と、正極と負極間に位置する固体電解質層とを備え、
前記固体電解質層が、請求項1に記載の固体電解質を含む層である全固体ナトリウム電池。

【請求項14】
前記固体ナトリウム電池が、250mAh g-1以上の充放電容量を示す請求項13に記載の全固体ナトリウム電池。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2020532414thum.jpg
State of application right 公開
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