JPH0430150B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0430150B2 JPH0430150B2 JP59020958A JP2095884A JPH0430150B2 JP H0430150 B2 JPH0430150 B2 JP H0430150B2 JP 59020958 A JP59020958 A JP 59020958A JP 2095884 A JP2095884 A JP 2095884A JP H0430150 B2 JPH0430150 B2 JP H0430150B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- lithium
- battery
- lii
- sulfide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/18—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Description
(イ) 産業上の利用分野
本発明は負極活物質としてリチウムを用いる固
体電解質電池に係り、特に固体電解質の改良に関
するものである。 (ロ) 従来技術 この種電池は固体状の電解質を用いるため漏液
の心配がなく、保存性能に優れているという利点
を有するが、固体電解質の導電率は液状電解質に
比して数段低く高率放電特性に問題があつた。 現在、一般的に用いられている固体電解質とし
ては、例えば特公昭56−9785号公報に開示されて
いるようにLiI−Al2O3系があるが、その導電率
は室温で５×10-6Ｓ／cm〜１×10-5Ｓ／cm程度で
ある。 さて、近年に至つて例えば特開昭58−1974号公
報或いは特開昭58−189967号公報に開示されてい
るように五硫化リン（P2S5）、硫化リチウム（Li2
Ｓ）及びヨウ化リチウム（LiI）の三成分系から
なるガラス状固体電解質が提案されている。ガラ
ス状固体電解質の場合、単結晶や層状の固体電解
質に比してイオンは結晶格子の束縛を受けないた
め移動しやすくなり、又イオンの移動できる空隙
も多くなるため導電率が向上するという利点があ
る。 (ハ) 発明の目的 本発明は新規な組成のガラス状固体電解質を提
案し、以つてこの種電池の特性改善を目的とす
る。 (ニ) 発明の構成 本発明は正極と、リチウムを活物質とする負極
と、リチウムイオン導電性固体電解質とを備える
ものであつて、前記固体電解質が硫化リチウム
（Li2Ｓ）、三硫化二ホウ素（B2S3）及びヨウ化リ
チウム（LiI）を含むガラス状固体電解質である
ことを特徴とする固体電解質電池にある。 本発明における固体電解質は上記ガラス状固体
電解質に更にアルカリ土類金属硫化物を添加した
ものも含まれる。 (ホ) 実施例 以下本発明の実施例について詳述する。 固体電解質の作成 作成例 １； 硫化リチウム（Li2Ｓ）−三硫化二ホウ素（B2
S3）−ヨウ化リチウム（LiI）系ガラス状固体電解
質を次のようにして得た。 即ち、Li2Ｓ，B2S3及びLiIを夫々粉砕、乾燥し
たのち30：20：50のモル比で混合する。次にこの
混合物を石英アンプル中に真空封入し電気炉で
800℃、30分間加熱したのち急冷する。こうして
得られた固体電解質材を400メツシユパスするま
で再度粉砕し、ついでその粉末を加圧成型してペ
レツト状の固体電解質（試料No.１）を得る。 第１図は本発明固体電解質（試料No.１）と従来
のP2S5−Li2Ｓ−LiI系固体電解質ａとの導電率−
温度特性を比較したものである。 作成例 ２； 作成例１における三成分系固体電解質に種々の
アルカリ土類金属硫化物を添加した四成分系固体
電解質を次のようにして得た。 即ち、添加物として硫化カルシウム（CaS）、
硫化マグネシウム（MgS）、硫化ストロンチウム
（SrS）及び硫化バリウム（BaS）を使用し、Li2
Ｓ−B2S3−LiI系の原料混合物に対して夫々５重
量％を加えた。尚、固体電解質の作成方法は作成
例１と同様である。 第１表は各種固体電解質の20℃における導電率
を示す。
体電解質電池に係り、特に固体電解質の改良に関
するものである。 (ロ) 従来技術 この種電池は固体状の電解質を用いるため漏液
の心配がなく、保存性能に優れているという利点
を有するが、固体電解質の導電率は液状電解質に
比して数段低く高率放電特性に問題があつた。 現在、一般的に用いられている固体電解質とし
ては、例えば特公昭56−9785号公報に開示されて
いるようにLiI−Al2O3系があるが、その導電率
は室温で５×10-6Ｓ／cm〜１×10-5Ｓ／cm程度で
ある。 さて、近年に至つて例えば特開昭58−1974号公
報或いは特開昭58−189967号公報に開示されてい
るように五硫化リン（P2S5）、硫化リチウム（Li2
Ｓ）及びヨウ化リチウム（LiI）の三成分系から
なるガラス状固体電解質が提案されている。ガラ
ス状固体電解質の場合、単結晶や層状の固体電解
質に比してイオンは結晶格子の束縛を受けないた
め移動しやすくなり、又イオンの移動できる空隙
も多くなるため導電率が向上するという利点があ
る。 (ハ) 発明の目的 本発明は新規な組成のガラス状固体電解質を提
案し、以つてこの種電池の特性改善を目的とす
る。 (ニ) 発明の構成 本発明は正極と、リチウムを活物質とする負極
と、リチウムイオン導電性固体電解質とを備える
ものであつて、前記固体電解質が硫化リチウム
（Li2Ｓ）、三硫化二ホウ素（B2S3）及びヨウ化リ
チウム（LiI）を含むガラス状固体電解質である
ことを特徴とする固体電解質電池にある。 本発明における固体電解質は上記ガラス状固体
電解質に更にアルカリ土類金属硫化物を添加した
ものも含まれる。 (ホ) 実施例 以下本発明の実施例について詳述する。 固体電解質の作成 作成例 １； 硫化リチウム（Li2Ｓ）−三硫化二ホウ素（B2
S3）−ヨウ化リチウム（LiI）系ガラス状固体電解
質を次のようにして得た。 即ち、Li2Ｓ，B2S3及びLiIを夫々粉砕、乾燥し
たのち30：20：50のモル比で混合する。次にこの
混合物を石英アンプル中に真空封入し電気炉で
800℃、30分間加熱したのち急冷する。こうして
得られた固体電解質材を400メツシユパスするま
で再度粉砕し、ついでその粉末を加圧成型してペ
レツト状の固体電解質（試料No.１）を得る。 第１図は本発明固体電解質（試料No.１）と従来
のP2S5−Li2Ｓ−LiI系固体電解質ａとの導電率−
温度特性を比較したものである。 作成例 ２； 作成例１における三成分系固体電解質に種々の
アルカリ土類金属硫化物を添加した四成分系固体
電解質を次のようにして得た。 即ち、添加物として硫化カルシウム（CaS）、
硫化マグネシウム（MgS）、硫化ストロンチウム
（SrS）及び硫化バリウム（BaS）を使用し、Li2
Ｓ−B2S3−LiI系の原料混合物に対して夫々５重
量％を加えた。尚、固体電解質の作成方法は作成
例１と同様である。 第１表は各種固体電解質の20℃における導電率
を示す。
【表】
電池の作成
次に上記第１表の各種固体電解質を用いて電池
を作成した。負極としてリチウム圧延板を10mm
に打抜いたものを使用し、又正極合剤としては活
物質である二硫化チタン（TiS2）と導電剤であ
る黒鉛粉末を90：10の重量比で混合したるものを
用いた。 電池の作成に際しては、10.0mmの成型金型に
正極合剤400mg及び固体電解質材100mgを充填して
一体成型し、ついで固体電解質側に前記リチウム
負極を圧着する。 第２図はこれらの電池を60℃、100kΩで放電し
た時の放電特性比較図を示す。尚、第２図におい
て固体電解質と電池記号との関係は第２表に示
す。
を作成した。負極としてリチウム圧延板を10mm
に打抜いたものを使用し、又正極合剤としては活
物質である二硫化チタン（TiS2）と導電剤であ
る黒鉛粉末を90：10の重量比で混合したるものを
用いた。 電池の作成に際しては、10.0mmの成型金型に
正極合剤400mg及び固体電解質材100mgを充填して
一体成型し、ついで固体電解質側に前記リチウム
負極を圧着する。 第２図はこれらの電池を60℃、100kΩで放電し
た時の放電特性比較図を示す。尚、第２図におい
て固体電解質と電池記号との関係は第２表に示
す。
【表】
(ハ) 発明の効果
第２図より本発明電池によれば従来電池に比し
て特性が改善されていることがわかる。 この理由を考察するに、一般にガラスの形体に
はガラスの網目構造を形成するイオンが必須であ
り、これに網目構造を修飾するイオンが加えられ
た形となつている。従来の固体電解質Li2Ｓ−LiI
−P2S5の場合にはP5+が網目形成イオンとして作
用し、又本発明固体電解質Li2Ｓ−LiI−B2S3の場
合にはB3+が網目形成イオンとして作用するが、
B3+の方が空隙の多い固体電解質を形成すること
になり、Liイオンの拡散が容易となるため導電率
が向上するものと考えられ、その結果、電池の放
電特性が改善されるのである。 又、更にアルカリ土類金属硫化物を添加するこ
とにより導電率の向上が計れる。 尚、本発明の実施例ではB2S3の添加量として
20モル％の場合を例示したが、これに限定される
ことなく10〜80モル％の広範囲に亘つて使用が可
能である。
て特性が改善されていることがわかる。 この理由を考察するに、一般にガラスの形体に
はガラスの網目構造を形成するイオンが必須であ
り、これに網目構造を修飾するイオンが加えられ
た形となつている。従来の固体電解質Li2Ｓ−LiI
−P2S5の場合にはP5+が網目形成イオンとして作
用し、又本発明固体電解質Li2Ｓ−LiI−B2S3の場
合にはB3+が網目形成イオンとして作用するが、
B3+の方が空隙の多い固体電解質を形成すること
になり、Liイオンの拡散が容易となるため導電率
が向上するものと考えられ、その結果、電池の放
電特性が改善されるのである。 又、更にアルカリ土類金属硫化物を添加するこ
とにより導電率の向上が計れる。 尚、本発明の実施例ではB2S3の添加量として
20モル％の場合を例示したが、これに限定される
ことなく10〜80モル％の広範囲に亘つて使用が可
能である。
第１図は本発明による固体電解質と従来の固体
電解質との導電率−温度特性比較図、第２図は本
発明電池と従来電池との放電特性比較図を夫々示
す。 イ，ロ，ハ……本発明電池、ニ……従来電池。
電解質との導電率−温度特性比較図、第２図は本
発明電池と従来電池との放電特性比較図を夫々示
す。 イ，ロ，ハ……本発明電池、ニ……従来電池。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 正極と、リチウムを活物質とする負極と、リ
チウムイオン導電性固体電解質とを備えるもので
あつて、前記固体電解質が硫化リチウム（Li2
Ｓ）、三硫化二ホウ素（B2S3）及びヨウ化リチウ
ム（LiI）を含むガラス状固体電解質であること
を特徴とする固体電解質電池。 ２ 前記ガラス状固体電解質には更にアルカリ土
類金属硫化物が添加されている特許請求の範囲第
１項記載の固体電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59020958A JPS60165060A (ja) | 1984-02-07 | 1984-02-07 | 固体電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59020958A JPS60165060A (ja) | 1984-02-07 | 1984-02-07 | 固体電解質電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60165060A JPS60165060A (ja) | 1985-08-28 |
| JPH0430150B2 true JPH0430150B2 (ja) | 1992-05-20 |
Family
ID=12041686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59020958A Granted JPS60165060A (ja) | 1984-02-07 | 1984-02-07 | 固体電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60165060A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023213856A1 (en) * | 2022-05-04 | 2023-11-09 | Umicore | Sulphide based lithium-ion conducting solid electrolyte and methods for the production thereof |
-
1984
- 1984-02-07 JP JP59020958A patent/JPS60165060A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60165060A (ja) | 1985-08-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |