JPH02204312A - 金属硫化物系層間化合物の合成方法 - Google Patents
金属硫化物系層間化合物の合成方法Info
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- JPH02204312A JPH02204312A JP1021696A JP2169689A JPH02204312A JP H02204312 A JPH02204312 A JP H02204312A JP 1021696 A JP1021696 A JP 1021696A JP 2169689 A JP2169689 A JP 2169689A JP H02204312 A JPH02204312 A JP H02204312A
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- metal sulfide
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- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は例えば電池、センサー エレクトロクロミッ
ク素子、電位記憶素子などの電気化学的デバイスに用い
る金属硫化物系層間化合物の合成方法に関するものであ
る。
ク素子、電位記憶素子などの電気化学的デバイスに用い
る金属硫化物系層間化合物の合成方法に関するものであ
る。
[従来の技術]
従来、金属硫化物系層間化合物は、一般に層状構造を持
つ金属硫化物をホスト物質として、ここにアルカリイオ
ン等のゲスト物質を化学的、電気化学的にドープするこ
とによって得られている。
つ金属硫化物をホスト物質として、ここにアルカリイオ
ン等のゲスト物質を化学的、電気化学的にドープするこ
とによって得られている。
ホスト物質である金属硫化物の合成は例えば刊行物(I
norganic 5yntheses、vol、1
2.1.p15gおよびp82(1973))に示され
ているように、−殻内に硫化水素または硫化炭素雰囲気
中で金属を加熱したり、金属と硫黄とを密閉容器中で加
熱したり、金属塩化物の蒸気と硫化水素とを加熱するこ
とにより行われている。この様にして得たホスト物質の
電気化学的なドープは、ゲスト物質を溶解した溶媒中で
ホスト物質を電気化学的手法によって酸化または還元す
ることにより行われている。 またゲスト物質を化学的
にドープするには例えば刊行物(J。
norganic 5yntheses、vol、1
2.1.p15gおよびp82(1973))に示され
ているように、−殻内に硫化水素または硫化炭素雰囲気
中で金属を加熱したり、金属と硫黄とを密閉容器中で加
熱したり、金属塩化物の蒸気と硫化水素とを加熱するこ
とにより行われている。この様にして得たホスト物質の
電気化学的なドープは、ゲスト物質を溶解した溶媒中で
ホスト物質を電気化学的手法によって酸化または還元す
ることにより行われている。 またゲスト物質を化学的
にドープするには例えば刊行物(J。
Electorochem、Soc、voI 124.
9.p1387〜198g(1977))に示されてい
るように、ヨウ化リチウムのアセトニトリル溶液を用い
て直接ホスト物質と反応させることにより行われている
。
9.p1387〜198g(1977))に示されてい
るように、ヨウ化リチウムのアセトニトリル溶液を用い
て直接ホスト物質と反応させることにより行われている
。
[発明が解決しようとする課題]
しかし従来の金属硫化物ホスト物質の製造方法は本質的
に固−気相、rM−固相、気−気相反応なので均質な物
質が得にくいことに伴うイオン伝導性の不良が生じ易か
った。そのためイオン伝導性の高い金属硫化物ホスト物
質の製造方法が待ち望まれていた。さらにゲスト物質の
電気化学的ドープ法はイオンの泳動等を制御する電流密
度の設定などの操作が複雑すぎて工業化に向かず、また
化学的ドープ法は筒便なドープ法であるが均一な組成の
層間化合物を得にくシまため生成した層間化合物におけ
るゲスト物質のみかけの拡散係数が小さくなるという課
題があった。
に固−気相、rM−固相、気−気相反応なので均質な物
質が得にくいことに伴うイオン伝導性の不良が生じ易か
った。そのためイオン伝導性の高い金属硫化物ホスト物
質の製造方法が待ち望まれていた。さらにゲスト物質の
電気化学的ドープ法はイオンの泳動等を制御する電流密
度の設定などの操作が複雑すぎて工業化に向かず、また
化学的ドープ法は筒便なドープ法であるが均一な組成の
層間化合物を得にくシまため生成した層間化合物におけ
るゲスト物質のみかけの拡散係数が小さくなるという課
題があった。
この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
1例えばアルカリイオン等のゲストイオンの拡散係数の
大きな金属硫化物系層間化合物の合成方法を得ることを
目的とする。
1例えばアルカリイオン等のゲストイオンの拡散係数の
大きな金属硫化物系層間化合物の合成方法を得ることを
目的とする。
[課題を解決するための手段]
この発明の金属硫化物系層間化合物の合成方法は、金属
アルコキシドおよび金属β−ジケトン型有機物の内の少
なくとも一種、アルカリ金属の硫化物およびアルカリ金
属の硫化水素化物の内の少なくとも一種、および酸を混
合して溶液とし反応させ9反応生成物をH2S雰囲気中
で焼成するものである。
アルコキシドおよび金属β−ジケトン型有機物の内の少
なくとも一種、アルカリ金属の硫化物およびアルカリ金
属の硫化水素化物の内の少なくとも一種、および酸を混
合して溶液とし反応させ9反応生成物をH2S雰囲気中
で焼成するものである。
[作用]
この発明における金属アルコキシドおよび金属β−ジケ
トン型有機物の少なくとも一種を出発原料とする反応は
従来の気相反応とは本質的に異なる液相反応の内のゾル
−ゲル法を基本としているので、生成物である金属硫化
物系層間化合物は粒径の揃った微粒子として得られる。
トン型有機物の少なくとも一種を出発原料とする反応は
従来の気相反応とは本質的に異なる液相反応の内のゾル
−ゲル法を基本としているので、生成物である金属硫化
物系層間化合物は粒径の揃った微粒子として得られる。
このことは電子R微鏡観察によって確認した。従ってア
ルカリカチオンが層間化合物と溶媒との間を行き来する
反応の場である界面の面積が従来のものと比べて飛躍的
に増大させているために、アルカリカチオンの見かけの
拡散係数が大きくなっているものと考えられる。またこ
の発明による金属硫化物系層間化合物は、ホスト物質で
ある金属硫化物を合成すると同時にゲスト物質であるア
ルカリカチオンをドープするのでアルカリカチオンが均
一にドープされた組成になっていると推定される。これ
は従来のいかなる合成方法でも得られなかったものであ
るが、このこともアルカリカチオンの拡散係数を大きく
している主因の1つであると思われる。
ルカリカチオンが層間化合物と溶媒との間を行き来する
反応の場である界面の面積が従来のものと比べて飛躍的
に増大させているために、アルカリカチオンの見かけの
拡散係数が大きくなっているものと考えられる。またこ
の発明による金属硫化物系層間化合物は、ホスト物質で
ある金属硫化物を合成すると同時にゲスト物質であるア
ルカリカチオンをドープするのでアルカリカチオンが均
一にドープされた組成になっていると推定される。これ
は従来のいかなる合成方法でも得られなかったものであ
るが、このこともアルカリカチオンの拡散係数を大きく
している主因の1つであると思われる。
なおこの発明の合成方法が有するこの様な利点は。
この発明がセラミック超微粒子の合成方法として一般に
知られているゾル−ゲル法を基本にしたものであること
に起因すると考えられる。
知られているゾル−ゲル法を基本にしたものであること
に起因すると考えられる。
[実施例]
この発明の金属硫化物系層間化合物の合成方法に係わる
金属アルコキシドおよび金属β−ジケトン型有機物中の
中心金属としては、一般にその硫化物が層状構造を有す
るとされている元素周期律表中■、族、■族、および■
1族に属する金属原子の内少なくとも一種のものを用い
ることが可能である。
金属アルコキシドおよび金属β−ジケトン型有機物中の
中心金属としては、一般にその硫化物が層状構造を有す
るとされている元素周期律表中■、族、■族、および■
1族に属する金属原子の内少なくとも一種のものを用い
ることが可能である。
また金属アルコキシドの構造としては第1図に示した一
般式のように金属とアルキル基とが酸素を介して結合し
ているものであるが、アルキル基はすべて同じである必
要はない。また第2図に示したような複核構造であって
もよく、その場合、複数の金属原子はそれぞれ異なるも
のであってもよい、図において、R1−R6はアルキル
基、M、Ml、M2は金属である。一方金属β−ジケト
ン型有機物は第3図に示すようなβ−ジケトン型の配位
子が中心金属に配位した構造をしており、β位の置換基
R口〜R目はアルキル基またはフェニル基であっても良
く、互いに異なるものであっても良い。また金属β−ジ
ケトン型有機物の場合は、例えば化学式(CHs CO
CHCOCH3) 2 M o O2のように。
般式のように金属とアルキル基とが酸素を介して結合し
ているものであるが、アルキル基はすべて同じである必
要はない。また第2図に示したような複核構造であって
もよく、その場合、複数の金属原子はそれぞれ異なるも
のであってもよい、図において、R1−R6はアルキル
基、M、Ml、M2は金属である。一方金属β−ジケト
ン型有機物は第3図に示すようなβ−ジケトン型の配位
子が中心金属に配位した構造をしており、β位の置換基
R口〜R目はアルキル基またはフェニル基であっても良
く、互いに異なるものであっても良い。また金属β−ジ
ケトン型有機物の場合は、例えば化学式(CHs CO
CHCOCH3) 2 M o O2のように。
一部が酸化物であっても良い。さらに、第4図に示すよ
うに金属アルコキシドと金属β−ジケトン型有機物との
混合体であっても良い。なお、構造式の例には配位数4
の中心金属を示したが、配位数に制限は無い。
うに金属アルコキシドと金属β−ジケトン型有機物との
混合体であっても良い。なお、構造式の例には配位数4
の中心金属を示したが、配位数に制限は無い。
この発明の金属硫化物系層間化合物の合成方法に係わる
酸としては、いかなる鉱酸や有機酸も用いることができ
、硫化水素などもそ9作用から考えて酸として用いるこ
とができる。
酸としては、いかなる鉱酸や有機酸も用いることができ
、硫化水素などもそ9作用から考えて酸として用いるこ
とができる。
この発明の金属硫化物系層間化合物の合成方法に係わる
アルカリ金属の硫イピ物およびアルカリ金属の硫化水素
化物としては、例えば硫化ナトリウム、硫化水素ナトリ
ウム、硫化す、チウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム
、硫化セシウムなど全てのアルカリ金属の硫化物及び硫
化水素化物の内から選ばれた少なくとも一種を用いるこ
とができる。
アルカリ金属の硫イピ物およびアルカリ金属の硫化水素
化物としては、例えば硫化ナトリウム、硫化水素ナトリ
ウム、硫化す、チウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム
、硫化セシウムなど全てのアルカリ金属の硫化物及び硫
化水素化物の内から選ばれた少なくとも一種を用いるこ
とができる。
この発明の金属硫化物系#間化合物の合成方法に係わる
溶媒としては、無機系及び有機系の内の少なくとも一種
のものを広く用いることができる。
溶媒としては、無機系及び有機系の内の少なくとも一種
のものを広く用いることができる。
この発明の金属硫化物系層間化合物の合成方法に係わる
合成反応は、溶媒中でアルカリ金属の硫化物や硫化水素
化物を酸と反応させることによって上記溶媒中に硫化水
素とアルカリカチオンとを同時に発生せしめ、これらと
上記溶媒中に共存せしめた金属アルコキシドおよび金属
β−ジケトン型有機物の内の少なくとも一種との液層反
応によって、アルカリカチオンが均一にドープされた金
属硫化物系層間化合物をただ一回の反応によって合成す
るものである。
合成反応は、溶媒中でアルカリ金属の硫化物や硫化水素
化物を酸と反応させることによって上記溶媒中に硫化水
素とアルカリカチオンとを同時に発生せしめ、これらと
上記溶媒中に共存せしめた金属アルコキシドおよび金属
β−ジケトン型有機物の内の少なくとも一種との液層反
応によって、アルカリカチオンが均一にドープされた金
属硫化物系層間化合物をただ一回の反応によって合成す
るものである。
なお、この発明の実施例の金属硫化物系層間化合物の合
成方法において、金属アルコキシドおよび金属β−ジケ
トン型有機物の内の少なくとも一種の溶液に、アルカリ
金属の硫化物およびアルカリ金属の硫化水素化物の内の
少なくとも一種を混合した後、Mを混合するか、金属ア
ルコキシドおよび金属β−ジケトン型有機物の内の少な
くとも一種の溶液に、アルカリ金属の硫化物およびアル
カリ金属の硫化水素化物の内の少なくとも一種のものの
酸溶液を混合しても良い。
成方法において、金属アルコキシドおよび金属β−ジケ
トン型有機物の内の少なくとも一種の溶液に、アルカリ
金属の硫化物およびアルカリ金属の硫化水素化物の内の
少なくとも一種を混合した後、Mを混合するか、金属ア
ルコキシドおよび金属β−ジケトン型有機物の内の少な
くとも一種の溶液に、アルカリ金属の硫化物およびアル
カリ金属の硫化水素化物の内の少なくとも一種のものの
酸溶液を混合しても良い。
以下、この発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1
金属アルコキシドとしてチタンテトライソプロポキシド
28.56.を、溶媒である無水チオフェン50cl1
3に溶解した。ここにアルカリ金属の硫化物として硫化
リチウム2.774gを溶解した後、aとして硫化水素
を流量2cm3/sinで1時間添加した。これをろ過
してチオフェンで洗った後真空乾燥してこの発明の一実
施例の金属硫化物系層間化合物の合成方法による金属硫
化物系層間化合物のLil]、aTiS2を得た。得ら
れた生成物をペレット状に成形して作用電極とし、リチ
ウムフォイルを対極と参照極。
28.56.を、溶媒である無水チオフェン50cl1
3に溶解した。ここにアルカリ金属の硫化物として硫化
リチウム2.774gを溶解した後、aとして硫化水素
を流量2cm3/sinで1時間添加した。これをろ過
してチオフェンで洗った後真空乾燥してこの発明の一実
施例の金属硫化物系層間化合物の合成方法による金属硫
化物系層間化合物のLil]、aTiS2を得た。得ら
れた生成物をペレット状に成形して作用電極とし、リチ
ウムフォイルを対極と参照極。
LiCl0mのINプロピレンカーボネート溶液を電解
液として測定セルを組んだ。このセルを用いてリチウム
の見かけの拡散係数をカレントパルス法によって測定し
結果を表に示す。
液として測定セルを組んだ。このセルを用いてリチウム
の見かけの拡散係数をカレントパルス法によって測定し
結果を表に示す。
実施例2
金属β−ジケトン型有機物として、WI化チタン(■)
アセチルアセトナート20.97gを溶媒である無水ア
セトニトリル50c113に溶解した。ここにアルカリ
金属の硫化物として硫化リチウム2.210gを溶解し
た後に酸として硫1’il 58.86gを添加した。
アセチルアセトナート20.97gを溶媒である無水ア
セトニトリル50c113に溶解した。ここにアルカリ
金属の硫化物として硫化リチウム2.210gを溶解し
た後に酸として硫1’il 58.86gを添加した。
ここから反応生成物を分別#ji濃縮乾燥し、これを硫
化水素雰囲気中1000℃で6時間焼成してこの発明の
他の実施例の金属硫化物系層間化合物の合成方法による
金属硫化物系層間化合物のLis、eTiS+を得た。
化水素雰囲気中1000℃で6時間焼成してこの発明の
他の実施例の金属硫化物系層間化合物の合成方法による
金属硫化物系層間化合物のLis、eTiS+を得た。
これについて、実施例1と同様にしてリチウムイオンの
見かけの拡散係数を測定し結果を表に示す。
見かけの拡散係数を測定し結果を表に示す。
比較例
二硫化チタン(6津製薬!11) 15.681にn−
ブチルリチウムのヘキサン溶液(MERCK)を添加し
アルゴン気流中に室温で20時間放置してLi、i+、
aTiS2を調整した後、リチウムイオンの見かけの拡
散係数を実施例1と同様に測定し結果を表に示す。
ブチルリチウムのヘキサン溶液(MERCK)を添加し
アルゴン気流中に室温で20時間放置してLi、i+、
aTiS2を調整した後、リチウムイオンの見かけの拡
散係数を実施例1と同様に測定し結果を表に示す。
表から明かのように、この発明の実施例の金属硫化物系
j[化合物の合成方法による金属硫化物系層間化合物は
従来のものと比較してリチウムの見かけの拡散係数が2
桁近く高くなることが明かとなった。
j[化合物の合成方法による金属硫化物系層間化合物は
従来のものと比較してリチウムの見かけの拡散係数が2
桁近く高くなることが明かとなった。
[発明の効果]
以上説明したとおり、この発明は金属アルコキシドおよ
び金属β−ジケトン型有機物の内の少なくとも一種、ア
ルカリ金属の硫化物およびアルカリ金属の硫化水素化物
の内の少なくとも一種、および酸を混合して溶液とし反
応させ、反応生成物をH2S雰囲気中で焼成することに
より、ゲストイオンの拡散係数の大きな金属硫化物系層
間化合物の合成方法を得ることができる。
び金属β−ジケトン型有機物の内の少なくとも一種、ア
ルカリ金属の硫化物およびアルカリ金属の硫化水素化物
の内の少なくとも一種、および酸を混合して溶液とし反
応させ、反応生成物をH2S雰囲気中で焼成することに
より、ゲストイオンの拡散係数の大きな金属硫化物系層
間化合物の合成方法を得ることができる。
第1図および第2図は、それぞれこの発明の実施例の金
属硫化物系層間化合物の合成方法に係わる金属アルコキ
シドの構造式を示す構造図、第3図はこの発明の実施例
の金属硫化物系層間化合物の合成方法に係わる金属β−
ジケトン型有機物の構造式を示す構造図、第4図はこの
発明の実施例の金属硫化物系層間化合物の合成方法に係
わる金属アルコキシドと金属β−ジケトン型有機物の混
合体の’FRR式を示すa造園である。 図において、R+”Raはアルキル基、M、M+。 M2は金属、R口〜R目はアルキル基またはフェニル基
である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 第1図 第2図 R,〜6:アルキル基 M、Mt、M2 :金属
属硫化物系層間化合物の合成方法に係わる金属アルコキ
シドの構造式を示す構造図、第3図はこの発明の実施例
の金属硫化物系層間化合物の合成方法に係わる金属β−
ジケトン型有機物の構造式を示す構造図、第4図はこの
発明の実施例の金属硫化物系層間化合物の合成方法に係
わる金属アルコキシドと金属β−ジケトン型有機物の混
合体の’FRR式を示すa造園である。 図において、R+”Raはアルキル基、M、M+。 M2は金属、R口〜R目はアルキル基またはフェニル基
である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 第1図 第2図 R,〜6:アルキル基 M、Mt、M2 :金属
Claims (1)
- 金属アルコキシドおよび金属β−ジケトン型有機物の内
の少なくとも一種、アルカリ金属の硫化物およびアルカ
リ金属の硫化水素化物の内の少なくとも一種、および酸
を混合して溶液とし反応させ、反応生成物をH_2S雰
囲気中で焼成する金属硫化物系層間化合物の合成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1021696A JPH02204312A (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 金属硫化物系層間化合物の合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1021696A JPH02204312A (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 金属硫化物系層間化合物の合成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02204312A true JPH02204312A (ja) | 1990-08-14 |
Family
ID=12062233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1021696A Pending JPH02204312A (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 金属硫化物系層間化合物の合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02204312A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009155197A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 層状構造ナノ粒子の製造方法 |
| WO2014148432A1 (ja) * | 2013-03-18 | 2014-09-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | リチウムチタン硫化物、リチウムニオブ硫化物及びリチウムチタンニオブ硫化物 |
| WO2020213340A1 (ja) * | 2019-04-19 | 2020-10-22 | 三井金属鉱業株式会社 | 硫化物固体電解質の製造方法 |
-
1989
- 1989-01-31 JP JP1021696A patent/JPH02204312A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009155197A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 層状構造ナノ粒子の製造方法 |
| WO2014148432A1 (ja) * | 2013-03-18 | 2014-09-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | リチウムチタン硫化物、リチウムニオブ硫化物及びリチウムチタンニオブ硫化物 |
| JP6011989B2 (ja) * | 2013-03-18 | 2016-10-25 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | リチウムチタン硫化物、リチウムニオブ硫化物及びリチウムチタンニオブ硫化物 |
| US10090524B2 (en) | 2013-03-18 | 2018-10-02 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Lithium titanium sulfide, lithium niobium sulfide, and lithium titanium niobium sulfide |
| WO2020213340A1 (ja) * | 2019-04-19 | 2020-10-22 | 三井金属鉱業株式会社 | 硫化物固体電解質の製造方法 |
| JPWO2020213340A1 (ja) * | 2019-04-19 | 2021-09-13 | 三井金属鉱業株式会社 | 硫化物固体電解質の製造方法 |
| KR20210120126A (ko) * | 2019-04-19 | 2021-10-06 | 미쓰이금속광업주식회사 | 황화물 고체 전해질의 제조 방법 |
| CN113631507A (zh) * | 2019-04-19 | 2021-11-09 | 三井金属矿业株式会社 | 硫化物固体电解质的制造方法 |
| US11618678B2 (en) | 2019-04-19 | 2023-04-04 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Method for producing sulfide solid electrolyte |
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