JPH04202024A - リチウムイオン伝導性固体電解質 - Google Patents
リチウムイオン伝導性固体電解質Info
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- JPH04202024A JPH04202024A JP2335901A JP33590190A JPH04202024A JP H04202024 A JPH04202024 A JP H04202024A JP 2335901 A JP2335901 A JP 2335901A JP 33590190 A JP33590190 A JP 33590190A JP H04202024 A JPH04202024 A JP H04202024A
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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］
本発明は、全固体電池、コンデンサ、固体エレクトロク
ロミック表示素子等の固体電気化学素子の電解質として
利用されるリチウムイオン伝導性固体電解質に関するも
のである。
ロミック表示素子等の固体電気化学素子の電解質として
利用されるリチウムイオン伝導性固体電解質に関するも
のである。
［従来の技術］
近年、リチウムイオン伝導性固体電解質を用いたリチウ
ム電池の全固体化に関する研究が盛んに行われている。
ム電池の全固体化に関する研究が盛んに行われている。
このようなリチウムイオン伝導性固体電解質の一つとし
て、Ｌ １２ Ｓ Ｘ （Ｘ’は８１８２．Ｇｅ５２
、 Ｐ ２ Ｓ５ 、 Ｂ２ Ｓ３のうち少な（
とも一種の硫化物）系硫化物ガラスが存在する。
て、Ｌ １２ Ｓ Ｘ （Ｘ’は８１８２．Ｇｅ５２
、 Ｐ ２ Ｓ５ 、 Ｂ２ Ｓ３のうち少な（
とも一種の硫化物）系硫化物ガラスが存在する。
Ｌｉ５−Ｘ系硫化物ガラスは、ＸがＳ Ｉ Ｓ ２のＬ
ｉ Ｓ ５ＩＳ２系において最も高い導電率の値を有
し、その値は、５Ｘ１０−’Ｓ／ｃｍ程度である。
ｉ Ｓ ５ＩＳ２系において最も高い導電率の値を有
し、その値は、５Ｘ１０−’Ｓ／ｃｍ程度である。
また、Ｌｉ２Ｓ−Ｘ系硫化物ガラスにヨウ化リチウムを
添加したＬｉ ｌ−Ｌｉ２５−Ｘ系ガラスでは、１０−
３８／ｃｍ程度と比較的高いイオン導電率を持つことが
知られている。
添加したＬｉ ｌ−Ｌｉ２５−Ｘ系ガラスでは、１０−
３８／ｃｍ程度と比較的高いイオン導電率を持つことが
知られている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、前記ＬＬ２ＳＸ系硫化物ガラスの導電率
は、電気化学素子の電解質として実用化するには十分で
はないという課題を有する。
は、電気化学素子の電解質として実用化するには十分で
はないという課題を有する。
また、Ｌｉ■−Ｌｉ２Ｓ−Ｘ系では、１０−３３／ ｃ
ｍ程度と比較的高いイオン導電率を有しているが、分
解電圧が３．０Ｖ以下と低いという課題を有する。
ｍ程度と比較的高いイオン導電率を有しているが、分
解電圧が３．０Ｖ以下と低いという課題を有する。
本発明は、前記従来技術の課題を解決するため、導電率
および分解電圧を改善したリチウムイオン伝導性固体電
解質を提供することを目的とする。
および分解電圧を改善したリチウムイオン伝導性固体電
解質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］
前記目的を達成するため、本発明のリチウムイオン伝導
性固体電解質は、一般式Ｌｉ２Ｓ−Ｘ（Ｘは５ｉｎ２．
Ｇｅ２ ｓ、Ｐ２Ｓ５． Ｂ２Ｓ３のうち少なくとも一
種の硫化物）で表されるリチウムイオン伝導性硫化物ガ
ラスに、高温リチウムイオン伝導性化合物を存在させた
という構成からなる。
性固体電解質は、一般式Ｌｉ２Ｓ−Ｘ（Ｘは５ｉｎ２．
Ｇｅ２ ｓ、Ｐ２Ｓ５． Ｂ２Ｓ３のうち少なくとも一
種の硫化物）で表されるリチウムイオン伝導性硫化物ガ
ラスに、高温リチウムイオン伝導性化合物を存在させた
という構成からなる。
前記構成においては、高温リチウムイオン伝導性化合物
として、リン酸リチウム（Ｌ １ ａ Ｐ ０４ ）で
あることが好ましい。
として、リン酸リチウム（Ｌ １ ａ Ｐ ０４ ）で
あることが好ましい。
［作用］
前記本発明の構成によれば、一般式Ｌｉ２Ｓ−−Ｘで表
されるリチウムイオン伝導性硫化物ガラスに、高温リチ
ウムイオン伝導性化合物を存在させたので、Ｌｉ２Ｓ−
Ｘ系ガラス母材よりもイオン伝導率の高いリチウムイオ
ン伝導性固体電解質を得ることができる。
されるリチウムイオン伝導性硫化物ガラスに、高温リチ
ウムイオン伝導性化合物を存在させたので、Ｌｉ２Ｓ−
Ｘ系ガラス母材よりもイオン伝導率の高いリチウムイオ
ン伝導性固体電解質を得ることができる。
また、前記高温リチウムイオン伝導性化合物として、リ
ン酸リチウム（Ｌｉ３Ｐ０４）であるという本発明の好
ましい構成によれば、室温においても高いイオン伝導性
をもたせることができる。
ン酸リチウム（Ｌｉ３Ｐ０４）であるという本発明の好
ましい構成によれば、室温においても高いイオン伝導性
をもたせることができる。
Ｌｉ３ＰＯ４は、高温領域においてはイオン伝導性の高
い結晶構造を示すが、室温付近の低温領域では相転移に
よって結晶構造が変わりイオン伝導性は低下する。しか
し、Ｌｉ３ＰＯ４を非晶質化し安定化させることにより
、室温においても高いイオン伝導性をもたせることがで
きると考えられる。これは、非晶質状態とすることによ
って、イオン伝導性の高い高温領域での結晶構造の原子
の配列がやや乱れた構造をとったまま、室温においても
安定に存在することができるようになるためであると考
えられる。
い結晶構造を示すが、室温付近の低温領域では相転移に
よって結晶構造が変わりイオン伝導性は低下する。しか
し、Ｌｉ３ＰＯ４を非晶質化し安定化させることにより
、室温においても高いイオン伝導性をもたせることがで
きると考えられる。これは、非晶質状態とすることによ
って、イオン伝導性の高い高温領域での結晶構造の原子
の配列がやや乱れた構造をとったまま、室温においても
安定に存在することができるようになるためであると考
えられる。
特に、Ｌ １２ Ｓ Ｘ （ＸはＳ ｉ８２ 、 Ｇ
ｅ ８２ 。
ｅ ８２ 。
ＰＳ、ＢＳ のうち少なくとも一種の硫化物）系ガラ
ス母材に、Ｌｉ５Ｐｏ４を添加し、Ｌｉ ＰＯの構造
を非晶質化することで、Ｌｉ２Ｓ−ｘ系ガラス母材より
もイオン伝導率の高いリチウムイオン伝導性固体電解質
を得ることができる。
ス母材に、Ｌｉ５Ｐｏ４を添加し、Ｌｉ ＰＯの構造
を非晶質化することで、Ｌｉ２Ｓ−ｘ系ガラス母材より
もイオン伝導率の高いリチウムイオン伝導性固体電解質
を得ることができる。
［実施例］
以下実施例を用いて説明する。
本実施例のリチウムイオン伝導性固体電解質は、母材と
して前記Ｌｉ２Ｓ−Ｘ系硫化物ガラス、添加する高温リ
チウムイオン伝導性化合物としてＬｉ３ＰＯ４を用いる
。
して前記Ｌｉ２Ｓ−Ｘ系硫化物ガラス、添加する高温リ
チウムイオン伝導性化合物としてＬｉ３ＰＯ４を用いる
。
リン酸リチウム（Ｌ ｉ３Ｐ ０４ ）の好ましい添加
量（存在量）は１〜５モル％程度である。
量（存在量）は１〜５モル％程度である。
母材となる硫化物ガラスとその原料、及び、本研究によ
って合成された固体電解質が大気中の酸素や水分によっ
て容易に分解するため、取扱はすべてアルゴンで満たし
たドライボックス中で行った。
って合成された固体電解質が大気中の酸素や水分によっ
て容易に分解するため、取扱はすべてアルゴンで満たし
たドライボックス中で行った。
Ｌｉ３ＰＯ４については、減圧下４００°Ｃで６時間乾
燥したのちに使用した。
燥したのちに使用した。
なお以下の実施例における添加物の組成比は、元素分析
などの手段によって決定することができる。
などの手段によって決定することができる。
以下、本発明を具体的実施例により詳細に説明するが、
本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
実施例１
母材としてＬｉｄ−８ｉｎ２系硫化物ガラスを用いたリ
チウムイオン伝導性固体電解質について詳細に説明する
。
チウムイオン伝導性固体電解質について詳細に説明する
。
母材に０．６Ｌ １２ Ｓ Ｏ，４８１８２を用い、
３ｍｏ １％のＬｉ３ＰＯ４を添加して、０．０３Ｌｉ
ＰＯ−０，５８Ｌｉ２Ｓ−０，３９ＳｉＳ２を合成
した。
３ｍｏ １％のＬｉ３ＰＯ４を添加して、０．０３Ｌｉ
ＰＯ−０，５８Ｌｉ２Ｓ−０，３９ＳｉＳ２を合成
した。
最初に、０．６Ｌｉ ３ ０．４８１８２を以下の方法
で合成した。
で合成した。
まず、硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）と硫化珪素（８１８２
）をモル比で３＝２に混合した材料粉末をガラス状カー
ボン坩堝中にいれ、これを、アルゴン気流中９５０°Ｃ
で１．５時間反応させた後、液体窒素中に投入して急冷
し０． ６ＬＩ２ Ｓ Ｏ。
）をモル比で３＝２に混合した材料粉末をガラス状カー
ボン坩堝中にいれ、これを、アルゴン気流中９５０°Ｃ
で１．５時間反応させた後、液体窒素中に投入して急冷
し０． ６ＬＩ２ Ｓ Ｏ。
４ Ｓ ｉＳ ２ガラスを合成した。
次に、前記によって得られた０、６Ｌ１２Ｓ−０，４Ｓ
ｉ８２ガラスを粉砕し、リン酸リチウム（Ｌｉ Ｐ
Ｏ４）をモル比で９７＝３に混合した材料粉末をガラス
状カーボン坩堝中にいれ、アルゴン気流中９５０°Ｃで
１．５時間反応させた後に、液体窒素中に投入して急冷
し、０．０３Ｌｔ３Ｐ０ ０．５８Ｌ１２ Ｓ
０．３９３１８２ リチラムイオン伝導性固体電解質
を合成した。
ｉ８２ガラスを粉砕し、リン酸リチウム（Ｌｉ Ｐ
Ｏ４）をモル比で９７＝３に混合した材料粉末をガラス
状カーボン坩堝中にいれ、アルゴン気流中９５０°Ｃで
１．５時間反応させた後に、液体窒素中に投入して急冷
し、０．０３Ｌｔ３Ｐ０ ０．５８Ｌ１２ Ｓ
０．３９３１８２ リチラムイオン伝導性固体電解質
を合成した。
以上にようにして合成した固体電解質のイオン伝導度を
調べるため、交流インピーダンス法による測定を行った
。
調べるため、交流インピーダンス法による測定を行った
。
また、比較のためリン酸リチウムを添加していない０．
６Ｌ１２ Ｓ ０．４３１８２についても同様に交流
インピーダンス法による測定を行った。
６Ｌ１２ Ｓ ０．４３１８２についても同様に交流
インピーダンス法による測定を行った。
測定の結果、０．０３Ｌｔ３ＰＯ４−０，５８これに対
し、リン酸リチウムを添加していない０．６Ｌｉ２Ｓ−
０，４ＳｉＳ２のイオン伝導度は５．３Ｘ １０’Ｓ／
ｃｍであった。
し、リン酸リチウムを添加していない０．６Ｌｉ２Ｓ−
０，４ＳｉＳ２のイオン伝導度は５．３Ｘ １０’Ｓ／
ｃｍであった。
次に、分解電圧について調べたところ０．０３Ｌｉ３Ｐ
Ｏ４−０，５８Ｌｉ２Ｓ−０，３９ＳｉＳ２の分解電圧
は約４．ＯＶであった。
Ｏ４−０，５８Ｌｉ２Ｓ−０，３９ＳｉＳ２の分解電圧
は約４．ＯＶであった。
比較のため０．３０Ｌｉ ｒ−０，３５Ｌｉ２ＳＯ，３
５ＳＩＳ２について分解電圧を調べたが、約２．９■で
あった。
５ＳＩＳ２について分解電圧を調べたが、約２．９■で
あった。
以上のように、リチウムイオン導伝性硫化物ガラス０．
６Ｌ １２ Ｓ Ｏ，４８１８２に、高温リチウムイ
オン伝導性化合物であるリン酸リチウム（Ｌ １３ Ｐ
０４ ）を添加することによって、分解電圧が大きく
、かつ、イオン伝導度の大きな固体電解質を合成するこ
とができる。
６Ｌ １２ Ｓ Ｏ，４８１８２に、高温リチウムイ
オン伝導性化合物であるリン酸リチウム（Ｌ １３ Ｐ
０４ ）を添加することによって、分解電圧が大きく
、かつ、イオン伝導度の大きな固体電解質を合成するこ
とができる。
実施例２
母材としてＬ １２ Ｓ Ｇ ｅ ８２系硫化物ガラ
スを用いたリチウムイオン伝導性固体電解質について詳
細に説明する。
スを用いたリチウムイオン伝導性固体電解質について詳
細に説明する。
母材に０．６Ｌ１２ Ｓ Ｏ，４ＧｅＳ２を用い、３
ｍｏ １％のＬｉ３ＰＯ４を添加して、０．０３Ｌｉ３
ＰＯ４−０，５８Ｌｉ、、Ｓ−０，３９ＧｅＳ２を合成
した。
ｍｏ １％のＬｉ３ＰＯ４を添加して、０．０３Ｌｉ３
ＰＯ４−０，５８Ｌｉ、、Ｓ−０，３９ＧｅＳ２を合成
した。
最初に、０．６Ｌ ｉ、、Ｓ−０，４ＧｅＳ２を以下の
方法で合成した。
方法で合成した。
まず、硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）と硫化ゲルマニウム（
ＧｅＳ２）をモル比で３＝２に混合した材料粉末をガラ
ス状カーボン坩堝中にいれ、これを、アルゴン気流中９
５０°Ｃで１．５時間反応させた後、液体窒素中に投入
して急冷し０．６Ｌｉ２ Ｓ Ｏ，４Ｇ ｅ Ｓ ２
ガラスを合成した。
ＧｅＳ２）をモル比で３＝２に混合した材料粉末をガラ
ス状カーボン坩堝中にいれ、これを、アルゴン気流中９
５０°Ｃで１．５時間反応させた後、液体窒素中に投入
して急冷し０．６Ｌｉ２ Ｓ Ｏ，４Ｇ ｅ Ｓ ２
ガラスを合成した。
次に、前記によって得られた０、６Ｌ１２Ｓ−０、４Ｇ
ｅ ８２ガラスを粉砕し、リン酸リチウム（Ｌｉａｐ
ｏ４）をモル比で９７：３に混合した材料粉末をガラス
状カーボン坩堝中にいれ、アルゴン気流中９５０’Ｃで
１．５時間反応させた後に、液体窒素中に投入して急冷
し、０．０３Ｌｉ３Ｐ０ ０．５８ＬＬ２ Ｓ
Ｏ，３９ＧｅＳ リチラムイオン伝導性固体電解質を
合成した。
ｅ ８２ガラスを粉砕し、リン酸リチウム（Ｌｉａｐ
ｏ４）をモル比で９７：３に混合した材料粉末をガラス
状カーボン坩堝中にいれ、アルゴン気流中９５０’Ｃで
１．５時間反応させた後に、液体窒素中に投入して急冷
し、０．０３Ｌｉ３Ｐ０ ０．５８ＬＬ２ Ｓ
Ｏ，３９ＧｅＳ リチラムイオン伝導性固体電解質を
合成した。
以上にようにして合成した固体電解質のイオン伝導度を
調べるため、交流インピーダンス法による測定を行った
。
調べるため、交流インピーダンス法による測定を行った
。
また、比較のためリン酸リチウムを添加していない０．
６Ｌｉ Ｓ−０，４ＧｅＳ２についても同様に交流イ
ンピーダンス法による測定を行った。
６Ｌｉ Ｓ−０，４ＧｅＳ２についても同様に交流イ
ンピーダンス法による測定を行った。
測定の結果、０．０３Ｌｉ３ＰＯ４−０，５８Ｌ１２
Ｓ Ｏ，３９ＧｅＳ２の室温でのイオン伝導度の値は
３．０ＸＩＯ−４８／ｃｍであった。
Ｓ Ｏ，３９ＧｅＳ２の室温でのイオン伝導度の値は
３．０ＸＩＯ−４８／ｃｍであった。
これに対し、リン酸リチウムを添加していない０、 ６
Ｌ Ｌ ２ Ｓ Ｏ，４Ｇ ｅ Ｓ２のイオン伝導
度は２．ＯＸｌ ０’Ｓ／ｃｍであった。
Ｌ Ｌ ２ Ｓ Ｏ，４Ｇ ｅ Ｓ２のイオン伝導
度は２．ＯＸｌ ０’Ｓ／ｃｍであった。
次に、分解電圧について調べたところ０．０３ＬＪ Ｐ
Ｏ４０，５８ＬＬ２ Ｓ ０．３９ＧｅＳ２の分解電
圧は約４．ＯＶであった。
Ｏ４０，５８ＬＬ２ Ｓ ０．３９ＧｅＳ２の分解電
圧は約４．ＯＶであった。
比較のため０．３０ＬｉＩ−０，３５Ｌｉ２ＳＯ，３５
ＳＩＳ２について分解電圧を調べたところ約２．９Ｖで
あった。
ＳＩＳ２について分解電圧を調べたところ約２．９Ｖで
あった。
以上のように、リチウムイオン伝導性硫化物ガラス０．
６Ｌｉ２Ｓ−０，４ＧｅＳ２に、高温リチウムイオン伝
導性化合物であるリン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４）を添
加することによって、分解電圧大きく、かつ、イオン伝
導度の大きな固体電解質を合成することができる。
６Ｌｉ２Ｓ−０，４ＧｅＳ２に、高温リチウムイオン伝
導性化合物であるリン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４）を添
加することによって、分解電圧大きく、かつ、イオン伝
導度の大きな固体電解質を合成することができる。
実施例３
母材としてＬｉ ５−Ｐ２Ｓ５系硫化物ガラスを用いた
リチウムイオン伝導性固体電解質について詳細に説明す
る。
リチウムイオン伝導性固体電解質について詳細に説明す
る。
母材に０．６７Ｌｉ、、Ｓ−０，３３Ｐ、、Ｓｓを用い
、３ｍｏ １％のＬｉ３ＰＯ４を添加して、０゜０３Ｌ
ｉ ＰＯ０，６５Ｌ１２８ ０．３２Ｐ２Ｓ５を合成し
た。
、３ｍｏ １％のＬｉ３ＰＯ４を添加して、０゜０３Ｌ
ｉ ＰＯ０，６５Ｌ１２８ ０．３２Ｐ２Ｓ５を合成し
た。
最初に、０．６７Ｌｉ Ｓ−０，３３Ｐ２ Ｓｓを以下
の方法で合成した。
の方法で合成した。
まず、硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）と硫化リン（Ｐ２Ｓ５
）をモル比で２二１に混合した材料粉末を石英ガラス管
中にいれ真空封入し、これを、５００℃で１２時間、さ
らに８００°Ｃで３時間反応させた後、液体窒素中に投
入して急冷し０．６７Ｌｉ ’Ｓ−０，３３Ｐ２８５ガ
ラスを合成した。
）をモル比で２二１に混合した材料粉末を石英ガラス管
中にいれ真空封入し、これを、５００℃で１２時間、さ
らに８００°Ｃで３時間反応させた後、液体窒素中に投
入して急冷し０．６７Ｌｉ ’Ｓ−０，３３Ｐ２８５ガ
ラスを合成した。
合成した０、６７Ｌｉ２Ｓ−０，３３Ｐ２８５ガラスは
粉砕し、リン酸リチウム（Ｌ １３ Ｐ ｏ４）をモル
比で９７：３に混合して、これを石英ガラス管中にいれ
て真空封入し、９００’Ｃで１時間反応させた後、液体
窒素中に投入して急冷し、０゜０３Ｌｉ３ＰＯ４−０，
６５Ｌｉ、、Ｓ−０，３２Ｐ２Ｓｓ’Ｊチウムイオン伝
導性固体電解質を合成した。
粉砕し、リン酸リチウム（Ｌ １３ Ｐ ｏ４）をモル
比で９７：３に混合して、これを石英ガラス管中にいれ
て真空封入し、９００’Ｃで１時間反応させた後、液体
窒素中に投入して急冷し、０゜０３Ｌｉ３ＰＯ４−０，
６５Ｌｉ、、Ｓ−０，３２Ｐ２Ｓｓ’Ｊチウムイオン伝
導性固体電解質を合成した。
以上にようにして合成した固体電解質のイオン伝導度を
調べるため、交流インピーダンス法による測定を行った
。
調べるため、交流インピーダンス法による測定を行った
。
また、比較のためリン酸リチウムを添加していない０．
６７Ｌｉ２Ｓ−０，３３Ｐ２ Ｓｓについても同様に交
流インピーダンス法による測定を行った。
６７Ｌｉ２Ｓ−０，３３Ｐ２ Ｓｓについても同様に交
流インピーダンス法による測定を行った。
測定の結果、０．０３Ｌ−ｉ３ｐｏ４−０．６５Ｌ１２
Ｓ ０．３２Ｐ２８５の室温でのイオン伝導度の値
は４．２Ｘ１０’Ｓ／ｃｍであった。
Ｓ ０．３２Ｐ２８５の室温でのイオン伝導度の値
は４．２Ｘ１０’Ｓ／ｃｍであった。
これに対し、リン酸リチウムを添加していない次に、分
解電圧について調べたところ０．０３Ｌｉ３ＰＯ４−０
，６５Ｌｉ２Ｓ−０，３２Ｐ２Ｓ５の分解電圧は約４．
０■であった。
解電圧について調べたところ０．０３Ｌｉ３ＰＯ４−０
，６５Ｌｉ２Ｓ−０，３２Ｐ２Ｓ５の分解電圧は約４．
０■であった。
比較のため０．４５Ｌｉ Ｉ−０，３７Ｌｉ２Ｓ−〇、
１８Ｐ２０５について分解電圧を調べたところ約２．９
■であった。
１８Ｐ２０５について分解電圧を調べたところ約２．９
■であった。
以上のように、リチウムイオン伝導性硫化物ガラス０．
６７Ｌｉ２ Ｓ−０，３３Ｐ、、Ｓｓに、高温リチウム
イオン伝導性化合物であるリン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ
４）を添加することによって、分解電圧が大きく、かつ
、イオン伝導度の大きな固体電解質を合成することがで
きる。
６７Ｌｉ２ Ｓ−０，３３Ｐ、、Ｓｓに、高温リチウム
イオン伝導性化合物であるリン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ
４）を添加することによって、分解電圧が大きく、かつ
、イオン伝導度の大きな固体電解質を合成することがで
きる。
実施例４
母材としてＬｉ２Ｓ−Ｂ２Ｓ３系硫化物ガラスを用いた
リチウムイオン伝導性固体電解質について詳細に説明す
る。
リチウムイオン伝導性固体電解質について詳細に説明す
る。
母材に０．５Ｌｉ２Ｓ−０，５Ｂ２Ｓ３をもちい、４ｍ
ｏ１％のＬｉ３ＰＯ４を添加して、０゜０４Ｌｚ３Ｐ○
４−０．４８Ｌｉ２Ｓ−０，４８Ｂ２Ｓ３を合成した。
ｏ１％のＬｉ３ＰＯ４を添加して、０゜０４Ｌｚ３Ｐ○
４−０．４８Ｌｉ２Ｓ−０，４８Ｂ２Ｓ３を合成した。
最初に、０．５ＬＩ Ｓ−０，５Ｂ２Ｓ３を以下の方法
で合成した。
で合成した。
まず、硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）と硫化ホウ素（Ｂ２Ｓ
３）をモル比で１：１に混合した材料粉末を石英ガラス
管にいれ真空封入し、これを、５００℃で１２時間、さ
らに８００°Ｃで３時間反応させた後、液体窒素中に投
入して急冷し０．５Ｌｉ２Ｓ−０，５Ｂ２Ｓ３ガラスを
合成した。
３）をモル比で１：１に混合した材料粉末を石英ガラス
管にいれ真空封入し、これを、５００℃で１２時間、さ
らに８００°Ｃで３時間反応させた後、液体窒素中に投
入して急冷し０．５Ｌｉ２Ｓ−０，５Ｂ２Ｓ３ガラスを
合成した。
次に、合成した０、５Ｌｉ ８ ０．５Ｂ２ Ｓ３ガラ
スを粉砕し、リン酸リチウム（ＬＪＰＯ４）をモル比で
９６：４に混合し、これを石英ガラス管中にいれ真空封
入し、８００℃で３時間反応させた後、液体窒素中に投
入して急冷し、０゜０４Ｌｉ ＰＯ０，４８Ｌ１２ Ｓ
０１４８Ｂ２Ｓ３ リチウムイオン伝導性固体電解
質を合成した。
スを粉砕し、リン酸リチウム（ＬＪＰＯ４）をモル比で
９６：４に混合し、これを石英ガラス管中にいれ真空封
入し、８００℃で３時間反応させた後、液体窒素中に投
入して急冷し、０゜０４Ｌｉ ＰＯ０，４８Ｌ１２ Ｓ
０１４８Ｂ２Ｓ３ リチウムイオン伝導性固体電解
質を合成した。
以上にようにして合成した固体電解質のイオン伝導度を
調べるため、交流インピーダンス法による測定を行った
。
調べるため、交流インピーダンス法による測定を行った
。
また、比較のためリン酸リチウムを添加していない０．
５Ｌｉ Ｓ−０，５Ｂ２Ｓ３についても同様に交流イ
ンピーダンス法による測定を行った。
５Ｌｉ Ｓ−０，５Ｂ２Ｓ３についても同様に交流イ
ンピーダンス法による測定を行った。
測定の結果、０．０４ＬＪＰ○、−０，４８Ｌｉ Ｓ−
０，４８Ｂ２Ｓ３の室温でのイオン伝□ 導度の値は
３．Ｏ×１Ｏ−４Ｓ／Ｃｍであった。
０，４８Ｂ２Ｓ３の室温でのイオン伝□ 導度の値は
３．Ｏ×１Ｏ−４Ｓ／Ｃｍであった。
これに対し、リン酸リチウムを添加していない０１５Ｌ
ｉ Ｓ−０，５Ｂ２Ｓ３のイオン伝導度は２．０×１Ｏ
−４Ｓ／Ｃｍであった。
ｉ Ｓ−０，５Ｂ２Ｓ３のイオン伝導度は２．０×１Ｏ
−４Ｓ／Ｃｍであった。
次に、分解電圧について調べたところ０．０４Ｌ ｉＰ
Ｏ０，４８Ｌ ｉＳ ０． ４８Ｂ２Ｓ３の分解電
圧は、約４．ＯＶであった。
Ｏ０，４８Ｌ ｉＳ ０． ４８Ｂ２Ｓ３の分解電
圧は、約４．ＯＶであった。
比較のため０．４ＬｉＩ−０，３Ｌｉ２Ｓ−０゜３Ｂ２
Ｓ３について分解電圧を調べたところ、約２．９■であ
った。
Ｓ３について分解電圧を調べたところ、約２．９■であ
った。
以上のように、リチウムイオン伝導性硫化物ガラス０．
５Ｌｉ２Ｓ−０，５Ｂ２Ｓ３に、高温リチウムイオン伝
導性化合物であるリン酸リチウム（Ｌｉ ＰＯ４）を
添加することによって、分解電圧が大きく、かつ、イオ
ン伝導度の大きな固体電解質を合成することができる。
５Ｌｉ２Ｓ−０，５Ｂ２Ｓ３に、高温リチウムイオン伝
導性化合物であるリン酸リチウム（Ｌｉ ＰＯ４）を
添加することによって、分解電圧が大きく、かつ、イオ
ン伝導度の大きな固体電解質を合成することができる。
［発明の効果］
以上説明した通り、本発明のリチウムイオン伝導性固体
電解質は、前記Ｌｉ２Ｓ−Ｘ系リチウムイオン伝導性硫
化物ガラスに高温リチウムイオン伝導性化合物であるリ
ン酸リチウムを添加することによって得られるものであ
り、母材のＬｉ２Ｓ−−Ｘ系リチウムイオン伝導性硫化
物ガラスに比へ、より高いリチウムイオン伝導性を持つ
ものである。
電解質は、前記Ｌｉ２Ｓ−Ｘ系リチウムイオン伝導性硫
化物ガラスに高温リチウムイオン伝導性化合物であるリ
ン酸リチウムを添加することによって得られるものであ
り、母材のＬｉ２Ｓ−−Ｘ系リチウムイオン伝導性硫化
物ガラスに比へ、より高いリチウムイオン伝導性を持つ
ものである。
このリチウムイオン伝導性固体電解質を、電池、コンデ
ンサ、エレクトロクロミック表示素子等の電気化学素子
の電解質として用いることによって、より性能の高い電
気化学素子を製造することができる。
ンサ、エレクトロクロミック表示素子等の電気化学素子
の電解質として用いることによって、より性能の高い電
気化学素子を製造することができる。
Claims (2)
- （１）一般式Ｌｉ＿２Ｓ−Ｘで表されるリチウムイオン
伝導性硫化物ガラスに、高温リチウムイオン伝導性化合
物を存在させたリチウムイオン伝導性固体電解質（ただ
し、ＸはＳｉＳ＿２、Ｇｅ＿２Ｓ、Ｐ＿２Ｓ＿５、Ｂ＿
２Ｓ＿３のうち少なくとも一種の硫化物を表わす）。 - （２）高温リチウムイオン伝導性化合物が、リン酸リチ
ウム（Ｌｉ＿３ＰＯ＿４）である請求項１記載のリチウ
ムイオン伝導性固体電解質。
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|---|---|---|---|
| JP33590190A JP3184517B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | リチウムイオン伝導性固体電解質 |
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|---|---|
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| JP3184517B2 JP3184517B2 (ja) | 2001-07-09 |
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-
1990
- 1990-11-29 JP JP33590190A patent/JP3184517B2/ja not_active Expired - Lifetime
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