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JP2017091953A - Lithium ion conductor and lithium ion battery using the same - Google Patents

Lithium ion conductor and lithium ion battery using the same Download PDF

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JP2017091953A
JP2017091953A JP2015223997A JP2015223997A JP2017091953A JP 2017091953 A JP2017091953 A JP 2017091953A JP 2015223997 A JP2015223997 A JP 2015223997A JP 2015223997 A JP2015223997 A JP 2015223997A JP 2017091953 A JP2017091953 A JP 2017091953A
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JP
Japan
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lithium ion
electrode layer
ion conductor
composition ratio
negative electrode
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JP2015223997A
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新納 英明
Hideaki Niino
英明 新納
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Asahi Kasei Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a lithium ion conductor which is high in safety, easy to sinter, and high in lithium ion conductivity; and a lithium ion battery using such a lithium ion conductor.SOLUTION: A lithium ion conductor comprises a metal oxide expressed by the following general formula (1): LiABMO(1). {In the formula (1), A represents at least one element selected from a group consisting of H, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho and Er; B represents boron; M represents at least one element selected from a group consisting of Mg, Al, Si, P, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, Sb, Bi, Te, Hf, Ta, W, Eu, Tm, Yb and Lu; "x" represents a Li composition ratio to the M element; "y" represents a composition ratio of the A element to the M element; 0<x≤2.5, 0≤y<2.5 and 0<x+y≤2.5; "z" represents a boron composition ratio to the M element, and 0<z≤0.5; (3+α) represents a composition ratio of oxygen atoms to the M element, and -1≤α≤3.} The metal oxide has peaks in ranges of diffraction angle 2θ=32.5±1.0°, 46.8±1.0° and 57.8±1.0° in X-ray diffraction.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウムイオン伝導体及びこれを用いたリチウムイオン電池に関する。   The present invention relates to a lithium ion conductor and a lithium ion battery using the same.

近年、ノートパソコン、タブレット端末、携帯電話、スマートフォン、及び電気自動車(EV)等の電源として、高出力かつ高容量の電池の開発が求められている。その中でも比較的エネルギー密度が高く、繰り返し放充電が可能なリチウムイオン電池の開発が盛んに行われている。   In recent years, as a power source for notebook computers, tablet terminals, mobile phones, smartphones, electric vehicles (EV), and the like, development of batteries with high output and high capacity has been demanded. Among them, development of lithium ion batteries that have a relatively high energy density and can be repeatedly charged and recharged has been actively conducted.

リチウムイオン電池としては、有機溶媒などの液体電解質を用いるリチウムイオン電池と並んで、液体電解質を固体電解質層に変えた全固体リチウムイオン電池が提案されている。全固体リチウムイオン電池は、安全性、製造コスト、及び生産性に優れるという点で注目を集めている。   As the lithium ion battery, an all solid lithium ion battery in which the liquid electrolyte is changed to a solid electrolyte layer is proposed along with a lithium ion battery using a liquid electrolyte such as an organic solvent. All-solid-state lithium ion batteries are attracting attention because they are excellent in safety, manufacturing cost, and productivity.

リチウムイオン電池の正極層及び負極層は、リチウムイオンの吸蔵及び放出を助けるため、リチウムイオン伝導体を含有することがある。また、全固体リチウムイオン電池の場合、少なくとも固体電解質層にリチウムイオン伝導体を含有する。電池の高出力化の観点から、リチウムイオン伝導性が高いリチウムイオン伝導体の開発が求められている。   The positive electrode layer and the negative electrode layer of a lithium ion battery may contain a lithium ion conductor in order to help occlude and release lithium ions. In the case of an all solid lithium ion battery, at least the solid electrolyte layer contains a lithium ion conductor. Development of a lithium ion conductor having high lithium ion conductivity is required from the viewpoint of increasing the output of the battery.

このようなリチウムイオン伝導体としては、例えば、硫化物固体電解質、チタン系酸化物固体電解質、及び非チタン系酸化物固体電解質が提案されている。   As such a lithium ion conductor, for example, a sulfide solid electrolyte, a titanium-based oxide solid electrolyte, and a non-titanium-based oxide solid electrolyte have been proposed.

例えば、特許文献1(国際公開第2011/128977号)は、「一般式Li(La2−aM1)(Ti3−bM2)O9+δで表され、前記xは0<x≦1を満たし、前記aは0≦a≦2を満たし、前記bは0≦b≦3を満たし、前記δは−2≦δ≦2を満たし、前記M1は、Sr、Na、Nd、Pr、Sm、Gd、Dy、Y、Eu、Tb、Baからなる群から選択される少なくとも一種であり、前記M2は、Mg、W、Mn、Al、Ge、Ru、Nb、Ta、Co、Zr、Hf、Fe、Cr、Gaからなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする固体電解質材料」を記載している。 For example, Patent Document 1 (International Publication No. 2011/128977) is expressed by “general formula Li x (La 2−a M1 a ) (Ti 3−b M2 b ) O 9 + δ, where x is 0 <x ≦. 1 satisfying 1 ≦ a satisfying 0 ≦ a ≦ 2; b satisfying 0 ≦ b ≦ 3; δ satisfying −2 ≦ δ ≦ 2; M1 including Sr, Na, Nd, Pr, It is at least one selected from the group consisting of Sm, Gd, Dy, Y, Eu, Tb, Ba, and M2 is Mg, W, Mn, Al, Ge, Ru, Nb, Ta, Co, Zr, Hf. , “Solid electrolyte material characterized in that it is at least one selected from the group consisting of Fe, Cr and Ga”.

特許文献2(国際公開第2011/118801号)は、「M元素(例えばLi元素)、M元素(例えばGe元素およびP元素)、およびS元素を含有し、CuKα線を用いたX線回折測定における2θ=29.5°±0.50°の位置にピークを有し、上記2θ=29.5°±0.50°のピーク回折強度をIとし、2θ=27.33±0.50°のピーク回折強度をIとした場合に、I/Iの値が0.50未満であることを特徴とする硫化固体電解質材料」を記載している。 Patent Document 2 (International Publication No. 2011/118801) states that “X-rays containing Cu element and containing M 1 element (for example, Li element), M 2 element (for example, Ge element and P element), and S element. having peaks at 2θ = 29.5 ° ± 0.50 ° in diffraction measurement, a peak diffraction intensity of the 2θ = 29.5 ° ± 0.50 ° and I a, 2θ = 27.33 ± 0 the peak diffraction intensity of .50 ° when the I B, describes a sulfide solid electrolyte material ", wherein the value of I B / I a is less than 0.50.

国際公開第2011/128977号International Publication No. 2011/128977 国際公開第2011/118801号International Publication No. 2011/118801

特許文献1に記載されているような酸化物系固体電解質は、安全性の観点から好ましいものの、融点が高いため粉体の焼結には通常1200℃以上の高温を要し、生産性の点で課題がある。特許文献2に記載されているような硫化物固体電解質は、酸化物系固体電解質に比べてリチウムイオン伝導性が高いものの、水や電極活物質と反応しやすい。そのため、安全性が高く、かつリチウムイオン伝導性が高い固体電解質が求められている。   Although the oxide-based solid electrolyte described in Patent Document 1 is preferable from the viewpoint of safety, since the melting point is high, powder sintering usually requires a high temperature of 1200 ° C. or higher, and the productivity point There is a problem. A sulfide solid electrolyte as described in Patent Document 2 has a higher lithium ion conductivity than an oxide solid electrolyte, but easily reacts with water and an electrode active material. Therefore, a solid electrolyte having high safety and high lithium ion conductivity is required.

本発明は、安全性が高く、焼結が容易であり、リチウムイオン伝導性が高いリチウムイオン伝導体、並びにこれを用いたリチウムイオン電池を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a lithium ion conductor having high safety, easy sintering, and high lithium ion conductivity, and a lithium ion battery using the same.

本発明は以下のとおりである。
[1]下記一般式(1):
LiMO3+α ・・・(1)
{式(1)中、Aは、H、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、及びErからなる群から選択される少なくとも一つの元素を表し、Bはホウ素を示し、Mは、Mg、Al、Si、P、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、In、Sn、Sb、Bi、Te、Hf、Ta、W、Eu、Tm、Yb、及びLuからなる群から選択される少なくとも一つの元素を表し、xはM元素に対するLiの組成比を表し、yはM元素に対するA元素の組成比を表し、0<x≦2.5、0≦y<2.5、かつ0<x+y≦2.5であり、zはM元素に対するホウ素の組成比を表し、0<z≦0.5であり、(3+α)はM元素に対する酸素原子の組成比を表し、−1≦α≦3である。}で表される金属酸化物を含み、前記金属酸化物は、X線回折における回折角2θ=32.5±1.0°、46.8±1.0°、及び57.8±1.0°の範囲にピークを有する、リチウムイオン伝導体。
[2]前記金属酸化物は、X線回折における回折角2θ=22.6±0.5°にピークをさらに有する、項目[1]に記載のリチウムイオン伝導体。
[3]前記金属酸化物は、X線回折における回折角2θ=40.3±0.5°にピークをさらに有する、項目[1]または[2]に記載のリチウムイオン伝導体。
[4]前記金属酸化物は、X線回折における回折角2θ=11.3±0.5°にピークをさらに有する、項目[1]〜[3]いずれか一項に記載のリチウムイオン伝導体。
[5]前記金属酸化物の組成比は、x−3z+y≦1を満たす、項目[1]〜[4]のいずれか一項に記載のリチウムイオン伝導体。
[6]正極層、負極層、及び前記正極層と前記負極層との間にセパレータを有するリチウムイオン電池であって、前記正極層、前記負極層、又は前記セパレータの少なくともいずれかに、項目[1]〜[5]のいずれか一項に記載のリチウムイオン伝導体を有する、リチウムイオン電池。
[7]正極層、負極層、及び前記正極層と前記負極層との間に固体電解質層を有する全固体リチウムイオン電池であって、前記正極層、前記負極層、又は前記固体電解質層の少なくともいずれかに、項目[1]〜[5]のいずれか一項に記載のリチウムイオン伝導体を有する、全固体リチウムイオン電池。
The present invention is as follows.
[1] The following general formula (1):
Li x A y B z MO 3 + α (1)
{In Formula (1), A is H, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, and Er. Represents at least one element selected from the group consisting of: B represents boron; M represents Mg, Al, Si, P, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn; Represents at least one element selected from the group consisting of Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, Sb, Bi, Te, Hf, Ta, W, Eu, Tm, Yb, and Lu , X represents the composition ratio of Li to M element, y represents the composition ratio of A element to M element, 0 <x ≦ 2.5, 0 ≦ y <2.5, and 0 <x + y ≦ 2.5 Z represents the composition ratio of boron to M element, 0 <z ≦ 0.5, and (3 + α) is It represents a composition ratio of oxygen atoms to the element and is -1 ≦ α ≦ 3. }, The metal oxide has a diffraction angle 2θ in X-ray diffraction = 32.5 ± 1.0 °, 46.8 ± 1.0 °, and 57.8 ± 1. A lithium ion conductor having a peak in the range of 0 °.
[2] The lithium ion conductor according to item [1], wherein the metal oxide further has a peak at a diffraction angle 2θ = 22.6 ± 0.5 ° in X-ray diffraction.
[3] The lithium ion conductor according to item [1] or [2], wherein the metal oxide further has a peak at a diffraction angle 2θ = 40.3 ± 0.5 ° in X-ray diffraction.
[4] The lithium ion conductor according to any one of items [1] to [3], wherein the metal oxide further has a peak at a diffraction angle 2θ = 11.3 ± 0.5 ° in X-ray diffraction. .
[5] The lithium ion conductor according to any one of items [1] to [4], wherein the composition ratio of the metal oxide satisfies x-3z + y ≦ 1.
[6] A lithium ion battery having a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a separator between the positive electrode layer and the negative electrode layer, wherein at least one of the positive electrode layer, the negative electrode layer, and the separator A lithium ion battery comprising the lithium ion conductor according to any one of 1] to [5].
[7] An all-solid lithium ion battery having a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a solid electrolyte layer between the positive electrode layer and the negative electrode layer, wherein at least one of the positive electrode layer, the negative electrode layer, or the solid electrolyte layer An all-solid-state lithium ion battery having the lithium ion conductor according to any one of items [1] to [5].

本発明のリチウムイオン伝導体は、特定の組成式を有し、特定の範囲にX線回折ピークを有する金属酸化物を含有するため、安全性が高く、焼結が容易であり、かつリチウムイオン伝導性が高いリチウムイオン伝導体、及びこれを用いたリチウムイオン電池を提供することができる。   Since the lithium ion conductor of the present invention has a specific composition formula and contains a metal oxide having an X-ray diffraction peak in a specific range, the lithium ion conductor is high in safety, easy to sinter, and lithium ion. A highly conductive lithium ion conductor and a lithium ion battery using the same can be provided.

なお、上述の記載は、本発明の全ての実施形態及び本発明に関する全ての利点を記載したものとみなしてはならない。   The above description should not be construed as describing all embodiments of the present invention and all advantages related to the present invention.

以下、本発明の代表的な実施形態を例示する目的でより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail for the purpose of illustrating representative embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments.

《リチウムイオン伝導体》
〈組成〉
本発明の一実施形態におけるリチウムイオン伝導体は、下記一般式(1):
LiMO3+α ・・・(1)
{式(1)中、Aは、H、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、及びErからなる群から選択される少なくとも一つの元素を表し、Bはホウ素を示し、Mは、Mg、Al、Si、P、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、In、Sn、Sb、Bi、Te、Hf、Ta、W、Eu、Tm、Yb、及びLuからなる群から選択される少なくとも一つの元素を表し、xはM元素に対するLiの組成比を表し、yはM元素に対するA元素の組成比を表し、0<x≦2.5、0≦y<2.5、かつ0<x+y≦2.5であり、zはM元素に対するホウ素の組成比を表し、0<z≦0.5であり、(3+α)はM元素に対する酸素原子の組成比を表し、−1≦α≦3である。}で表される金属酸化物を含む。
《Lithium ion conductor》
<composition>
The lithium ion conductor in one embodiment of the present invention has the following general formula (1):
Li x A y B z MO 3 + α (1)
{In Formula (1), A is H, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, and Er. Represents at least one element selected from the group consisting of: B represents boron; M represents Mg, Al, Si, P, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn; Represents at least one element selected from the group consisting of Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, Sb, Bi, Te, Hf, Ta, W, Eu, Tm, Yb, and Lu , X represents the composition ratio of Li to M element, y represents the composition ratio of A element to M element, 0 <x ≦ 2.5, 0 ≦ y <2.5, and 0 <x + y ≦ 2.5 Z represents the composition ratio of boron to M element, 0 <z ≦ 0.5, and (3 + α) is It represents a composition ratio of oxygen atoms to the element and is -1 ≦ α ≦ 3. } Is included.

本発明の一実施形態のリチウムイオン伝導体は、上記一般式で表される金属酸化物を含むため、安全性、焼結容易性、及びリチウムイオン伝導性が良好である。   Since the lithium ion conductor of one embodiment of the present invention contains the metal oxide represented by the above general formula, safety, ease of sintering, and lithium ion conductivity are good.

式(1)中、Aは、H、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、及びErからなる群から選択される少なくとも一つの元素を表す。その理由は、これらの元素のイオンは、酸化数が+1価から+3価を取ることから、チャージバランスの観点で好ましいからである。Aは、酸素イオンO 2−とイオン半径が近く、結晶構造を安定化させる理由から、好ましくは、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、及びErからなる群から選択される少なくとも一つの元素を表し、大きなイオン拡散係数を発現させる観点から、より好ましくは、Na、K、Sr、La、及びNdからなる群から選択される少なくとも一つの元素を表す。 In formula (1), A is from H, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, and Er. Represents at least one element selected from the group consisting of The reason is that ions of these elements are preferable from the viewpoint of charge balance because the oxidation number ranges from +1 to +3. A is preferably close to the oxygen ion O 2 2− and has a radius that stabilizes the crystal structure, and is preferably Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Pr, Nd. Represents at least one element selected from the group consisting of Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, and Er, and more preferably Na, K, Sr, La from the viewpoint of developing a large ion diffusion coefficient. And at least one element selected from the group consisting of Nd.

式(1)中、Bはホウ素を表す。理論に限定されないが、ホウ素はガラスの融点を下げるフラックスとして働く為、リチウムイオン伝導体の焼結を容易とすると考えられる。また、ホウ素の添加により、焼成条件を適切に選択することで、一次粒子径の大きなリチウムイオン伝導体を選択的に得ることができる。   In formula (1), B represents boron. Although not limited to theory, it is believed that boron acts as a flux that lowers the melting point of the glass and thus facilitates the sintering of the lithium ion conductor. Moreover, a lithium ion conductor having a large primary particle size can be selectively obtained by appropriately selecting the firing conditions by adding boron.

式(1)中、Mは、Mg、Al、Si、P、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、In、Sn、Sb、Bi、Te、Hf、Ta、W、Eu、Tm、Yb、及びLuからなる群から選択される少なくとも一つの元素を表す。その理由は、これらの元素のイオンは、イオン半径が酸素イオン、A元素のイオンと比して、構造を安定化する適度なサイズを有しかつ6配位をとりうるからである。Mは、調製の容易さから、好ましくは、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Ru、In、Sn、Sb、Bi、Te、Hf、Ta、Wからなる群から選択される少なくとも一つの元素を表し、大きなイオン拡散係数を示す観点から、より好ましくは、Ti、Zr、Nb、Ta、及びWからなる群から選択される少なくとも一つの元素を表す。   In formula (1), M is Mg, Al, Si, P, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, In , Sn, Sb, Bi, Te, Hf, Ta, W, Eu, Tm, Yb, and at least one element selected from the group consisting of Lu. The reason is that the ions of these elements have an appropriate size for stabilizing the structure and can take 6-coordination as compared with oxygen ions and ions of the A element. M is preferably Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, Sb, Bi, Te, for ease of preparation. It represents at least one element selected from the group consisting of Hf, Ta, and W, and from the viewpoint of showing a large ion diffusion coefficient, more preferably at least selected from the group consisting of Ti, Zr, Nb, Ta, and W Represents one element.

式(1)中、xはM元素に対するLiの組成比を表し、yはM元素に対するA元素の組成比を表し、0<x≦2.5、0≦y<2.5、かつ0<x+y≦2.5である。   In the formula (1), x represents the composition ratio of Li to the M element, y represents the composition ratio of the A element to the M element, and 0 <x ≦ 2.5, 0 ≦ y <2.5, and 0 < x + y ≦ 2.5.

xは、0<x≦2.5であればよく、材料のイオン含有量が高く、イオン伝導度の観点から0.05≦x≦2.5であることが好ましく、調製の容易さの観点から、0.07≦x≦2.5であることがより好ましい。イオン拡散係数の観点から、より更に好ましくは、0.1≦x<2.5、0.2≦x≦2.5、又は0.3≦x≦2.5である。yは、0≦y<2.5であればよく、例えば0.05≦y<2.5、0.1≦y<2.5、0.2≦y<2.5とすることができる。(x+y)は、0<(x+y)≦2.5であればよく、例えば0.1≦(x+y)≦2.5、0.2≦(x+y)≦2.5、又は0.2≦(x+y)≦2とすることができる。   x may be 0 <x ≦ 2.5, the ion content of the material is high, and preferably 0.05 ≦ x ≦ 2.5 from the viewpoint of ionic conductivity, from the viewpoint of ease of preparation Therefore, it is more preferable that 0.07 ≦ x ≦ 2.5. From the viewpoint of the ion diffusion coefficient, more preferably, 0.1 ≦ x <2.5, 0.2 ≦ x ≦ 2.5, or 0.3 ≦ x ≦ 2.5. y may be 0 ≦ y <2.5, for example, 0.05 ≦ y <2.5, 0.1 ≦ y <2.5, and 0.2 ≦ y <2.5. . (X + y) may be 0 <(x + y) ≦ 2.5, for example, 0.1 ≦ (x + y) ≦ 2.5, 0.2 ≦ (x + y) ≦ 2.5, or 0.2 ≦ ( x + y) ≦ 2.

式(1)中、zはM元素に対するB(ホウ素)の組成比を表し、0<z≦0.5であればよく、焼結の容易性の観点から、より好ましくは0.1≦z≦0.5であり、さらに好ましくは、0.1≦z≦0.4である。   In the formula (1), z represents the composition ratio of B (boron) to the M element, and 0 <z ≦ 0.5 may be satisfied, and from the viewpoint of ease of sintering, 0.1 ≦ z is more preferable. ≦ 0.5, and more preferably 0.1 ≦ z ≦ 0.4.

式(1)中、(3+α)はM元素に対する酸素原子の組成比を表し、−1≦α≦3であればよく、結晶構造の安定性の観点から、好ましくは−0.5≦α≦3であり、調製の容易さの観点から、より好ましくは−0.4≦α≦3である。   In the formula (1), (3 + α) represents the composition ratio of oxygen atoms to the M element, and should be −1 ≦ α ≦ 3. From the viewpoint of the stability of the crystal structure, preferably −0.5 ≦ α ≦. 3, from the viewpoint of ease of preparation, more preferably −0.4 ≦ α ≦ 3.

x、y、(x+y)、z、及び(3+α)が上記の範囲内であることにより、金属酸化物が以下に説明する結晶構造を取りやすく、リチウムイオン伝導性がより良好となる。   When x, y, (x + y), z, and (3 + α) are within the above ranges, the metal oxide can easily take a crystal structure described below, and lithium ion conductivity is improved.

金属酸化物の組成比は、x−3z+y≦1を満たすことが好ましい。x−3z+y>1であると、副結晶が生成する場合があり、生産性の観点から好ましくない。より好ましくは、−1.5<x−3z+y≦0.8、さらに好ましくは−1.5<x−3z+y≦0.6である。   The composition ratio of the metal oxide preferably satisfies x-3z + y ≦ 1. If x−3z + y> 1, a sub-crystal may be generated, which is not preferable from the viewpoint of productivity. More preferably, −1.5 <x−3z + y ≦ 0.8, and further preferably −1.5 <x−3z + y ≦ 0.6.

〈X線回折ピーク、及び結晶構造〉
本発明の一実施形態において、金属酸化物は、CuKα線をX線源とするX線回折(以下、単に「XRD」ともいう)における回折角2θ=32.5±1.0°、46.8±1.0°、及び57.8±1.0°の範囲にピークを有する。なお、本発明においてXRDとは、CuKα線をX線源として測定したXRDのことを指す。ここで、「ピークを有する」とは、XRDパターンにおいて、回折角2θ=5°以上50°以下での範囲における最大強度を縦軸のフルスケールとしたX線回折図上において、少なくとも目視でピークを認識できるか、又は波形処理装置がバックグラウンドノイズと明確に区別してピークと認識できる場合をいう。リチウムイオン伝導性の観点から、好ましくは、回折角2θ=5°以上50°以下での範囲における最大強度のピーク高さに対し、少なくとも0.5%のピーク強度、より好ましくは1.0%を有することが好ましい。
<X-ray diffraction peak and crystal structure>
In one embodiment of the present invention, the metal oxide has a diffraction angle 2θ = 32.5 ± 1.0 ° in X-ray diffraction (hereinafter also simply referred to as “XRD”) using CuKα rays as an X-ray source, and 46. It has peaks in the range of 8 ± 1.0 ° and 57.8 ± 1.0 °. In the present invention, XRD refers to XRD measured using CuKα rays as an X-ray source. Here, “having a peak” means at least a visual peak on an X-ray diffraction pattern in which the maximum intensity in the diffraction angle 2θ = 5 ° or more and 50 ° or less in the XRD pattern is the full scale of the vertical axis. Can be recognized, or the waveform processing apparatus can clearly distinguish it from the background noise and recognize it as a peak. From the viewpoint of lithium ion conductivity, preferably, the peak intensity is at least 0.5%, more preferably 1.0%, with respect to the maximum intensity peak height in the range of diffraction angle 2θ = 5 ° to 50 °. It is preferable to have.

本願発明者らは、上記組成の金属酸化物が、上記範囲にX線回折ピークを有することにより、焼結が容易であり、リチウムイオン伝導性が高くなることを見出した。その理由は定かではないが、この3つの範囲にピークを有する化合物は、ホウ素共存下でも結晶構造を維持でき、さらにホウ素の作用により結晶構造内にリチウムの拡散を助ける欠陥を形成しうるためであると考えられる。   The inventors of the present application have found that when the metal oxide having the above composition has an X-ray diffraction peak in the above range, sintering is easy and lithium ion conductivity is increased. The reason for this is not clear, but compounds having peaks in these three ranges can maintain the crystal structure even in the presence of boron, and can form defects that assist the diffusion of lithium in the crystal structure by the action of boron. It is believed that there is.

金属酸化物が、回折角2θ=22.6±0.5°の範囲にX線回折ピークを有することは、金属酸化物が層状の結晶構造を形成していることに帰属できる。金属酸化物が層状の結晶構造を形成していることにより、リチウムイオンの高密度化が可能であると考えられる。イオンが拡散しやすくなる観点から、金属酸化物が、回折角2θ=11.3±0.5°、および/または40.3±0.5°の範囲にピークを有することがより好ましい。さらに、金属酸化物が、回折角2θ=67.9±1.0°の範囲にピークを有すると、イオンが拡散しやすくなる観点から、より好ましい。   The fact that the metal oxide has an X-ray diffraction peak in the range of diffraction angle 2θ = 22.6 ± 0.5 ° can be attributed to the fact that the metal oxide forms a layered crystal structure. It is considered that the density of lithium ions can be increased because the metal oxide forms a layered crystal structure. From the viewpoint of easy diffusion of ions, it is more preferable that the metal oxide has a peak in the range of diffraction angle 2θ = 11.3 ± 0.5 ° and / or 40.3 ± 0.5 °. Furthermore, it is more preferable that the metal oxide has a peak in the range of diffraction angle 2θ = 67.9 ± 1.0 ° from the viewpoint of easy diffusion of ions.

〈リチウムイオン拡散係数〉
本発明の一実施形態において、金属酸化物は、80℃におけるリチウムイオン拡散係数が1.0×10−13/s以上であることが好ましい。80℃におけるリチウムイオン拡散係数は、より好ましくは1.0×10−12/s以上であり、更に好ましくは1.0×10−11/s以上である。80℃におけるリチウムイオン拡散係数が上記の範囲内であると、リチウムイオン伝導性がより高くなる傾向にある。
<Lithium ion diffusion coefficient>
In one embodiment of the present invention, the metal oxide preferably has a lithium ion diffusion coefficient at 80 ° C. of 1.0 × 10 −13 m 2 / s or more. The lithium ion diffusion coefficient at 80 ° C. is more preferably 1.0 × 10 −12 m 2 / s or more, and further preferably 1.0 × 10 −11 m 2 / s or more. When the lithium ion diffusion coefficient at 80 ° C. is within the above range, the lithium ion conductivity tends to be higher.

〈その他〉
本発明の一実施形態において、金属酸化物は、一次粒子の平均径が0.5μm以上500μm以下である粉体であることが好ましい。一次粒子の平均径は、用途により適宜選択されるが、好ましくは1μm以上300μm以下、より好ましくは2μm以上200μm以下、さらに好ましくは5μm以上100μm以下、最も好ましくは10μm以上100μm以下とすることができる。一次粒子の平均径は、SEMにより観測される一次粒子1000個のフェレー径により算出することができる。
<Others>
In one embodiment of the present invention, the metal oxide is preferably a powder having an average primary particle size of 0.5 μm or more and 500 μm or less. The average diameter of the primary particles is appropriately selected depending on the use, but is preferably 1 μm or more and 300 μm or less, more preferably 2 μm or more and 200 μm or less, further preferably 5 μm or more and 100 μm or less, and most preferably 10 μm or more and 100 μm or less. . The average primary particle diameter can be calculated from the ferret diameter of 1000 primary particles observed by SEM.

《リチウムイオン伝導体の製造方法》
リチウムイオン伝導体は、固相反応により製造することが可能である。固相反応の原料としては、Li、元素A(Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、及びErからなる群から選択される少なくとも一つ)、B(ホウ素)、及び元素M(Mg、Al、Si、P、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、In、Sn、Sb、Bi、Te、Hf、Ta、W、Eu、Tm、Yb、及びLuからなる群から選択される少なくとも一つ)の酸化物、水酸化物、塩化物、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、硫酸塩、アンモニウム塩、アルコキシド等を用いることができる。元素AがHの場合は、例えば、酸性水溶液中でリチウムイオン伝導体の元素AをHにイオン交換することにより、調製される。
<< Production Method of Lithium Ion Conductor >>
The lithium ion conductor can be produced by a solid phase reaction. As raw materials for the solid phase reaction, Li, element A (Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, and At least one selected from the group consisting of Er), B (boron), and element M (Mg, Al, Si, P, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, At least one oxide selected from the group consisting of Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, Sb, Bi, Te, Hf, Ta, W, Eu, Tm, Yb, and Lu) Hydroxides, chlorides, carbonates, acetates, nitrates, sulfates, ammonium salts, alkoxides, and the like can be used. When the element A is H, for example, it is prepared by ion exchange of the element A of the lithium ion conductor with H in an acidic aqueous solution.

ホウ素源としては、オルトホウ酸(HBO)やメタホウ酸(HBO)や四ホウ酸(H)等のホウ酸、三酸化二ホウ素(B)等のホウ素酸化物、ホウ酸三リチウム(LiBO)やメタホウ酸リチウム(LiBO)や四ホウ酸リチウム(Li)や五ホウ酸リチウム(LiB)や過ホウ酸リチウム(Li)等のホウ酸のリチウム塩および、四ホウ酸リチウム五水和物等のホウ酸のリチウム塩の水和物、メタホウ酸アンモニウム(NHBO)や四ホウ酸アンモニウム((NH)や五ホウ酸アンモニウム((NHO・5B)や八ホウ酸アンモニウム((NH13)等のホウ酸のアンモニウム塩および、五ホウ酸アンモニウム八水和物や四ホウ酸アンモニウム四水和物等のホウ酸のアンモニウム塩の水和物、三臭化ホウ素、ホウ素アルコキシド等を用いることができる。 Examples of the boron source include boric acid such as orthoboric acid (H 3 BO 3 ), metaboric acid (HBO 2 ) and tetraboric acid (H 2 B 4 O 7 ), and boron such as diboron trioxide (B 2 O 3 ). Oxides, trilithium borate (Li 3 BO 3 ), lithium metaborate (LiBO 2 ), lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), lithium pentaborate (LiB 5 O 8 ), and lithium perborate Lithium salt of boric acid such as (Li 2 B 2 O 5 ) and hydrate of lithium salt of boric acid such as lithium tetraborate pentahydrate, ammonium metaborate (NH 4 BO 2 ) and tetraboric acid Boric acids such as ammonium ((NH 4 ) 2 B 4 O 7 ), ammonium pentaborate ((NH 4 ) 2 O.5B 2 O 3 ), and ammonium octaborate ((NH 4 ) 2 B 8 O 13 ) Ammonium salt and It can be used hydrates of pentaborate ammonium octahydrate and quaternary ammonium salts of boric acid, such as ammonium borate tetrahydrate, boron tribromide, boron alkoxides.

元素Aとして、Na、K、Sr、La、及びNdからなる群から選択される少なくとも一つの元素を使用すると、イオン半径等の観点から、32.5±1.0°、46.8±1.0°、及び57.8±1.0°にピークを有しやすくなり、好ましい。元素Mとして、Ti、Zr、Nb、Ta、及びWからなる群から選択される少なくとも一つの元素を使用すると、イオン半径等の観点から、イオン半径等の観点から、32.5±1.0°、46.8±1.0°、及び57.8±1.0°にピークを有しやすくなり、好ましい。   When at least one element selected from the group consisting of Na, K, Sr, La, and Nd is used as the element A, 32.5 ± 1.0 °, 46.8 ± 1 It tends to have peaks at 0.0 ° and 57.8 ± 1.0 °, which is preferable. When at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Nb, Ta, and W is used as the element M, 32.5 ± 1.0 from the viewpoint of ion radius and the like, from the viewpoint of ion radius and the like. It tends to have peaks at °, 46.8 ± 1.0 °, and 57.8 ± 1.0 °, which is preferable.

原料を、例えば、ボールミル、遊星ボールミルなど等で粉砕混合した後、焼成することにより、リチウムイオン伝導体を得ることができる。混合効率の観点から、各種原料を溶媒に溶解させた後に混合し、混合液を蒸発乾固した後、焼成する方法が好ましい。溶媒としては、アルコール等の有機溶媒も使用可能であるが、溶解度の観点から水が好ましい。各種原料を混合した際、反応により沈殿を生じてもよい。蒸発乾固は、エバポレーターを使用するなどして、減圧下で行っても良い。また、混合後沈殿の無い均一溶液を用いて、噴霧乾燥法により蒸発乾固し、得られた蒸発乾固体を焼成して、リチウムイオン伝導体を調製しても良い。噴霧乾燥法による蒸発乾固温度は、100℃〜300℃で行うことが好ましい。噴霧乾燥は、簡易的には、100℃〜300℃に加熱した鉄板などのプレート上に、原料調合液を噴霧して行うことができる。   The raw material can be pulverized and mixed with, for example, a ball mill, a planetary ball mill or the like and then fired to obtain a lithium ion conductor. From the viewpoint of mixing efficiency, a method in which various raw materials are dissolved in a solvent and then mixed, the mixed solution is evaporated to dryness, and then fired is preferable. As the solvent, an organic solvent such as alcohol can be used, but water is preferable from the viewpoint of solubility. When various raw materials are mixed, precipitation may occur by reaction. Evaporation to dryness may be performed under reduced pressure, for example, using an evaporator. Alternatively, a lithium ion conductor may be prepared by evaporating to dryness by a spray drying method using a uniform solution having no precipitate after mixing, and firing the obtained evaporated dry solid. The evaporation to dryness temperature by the spray drying method is preferably 100 ° C to 300 ° C. Spray drying can be simply performed by spraying the raw material preparation liquid on a plate such as an iron plate heated to 100 ° C to 300 ° C.

水溶媒への溶解性の低い元素は、シュウ酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸等有機配位子を配位させた錯体溶液を原料溶液としても良い。例えばNbやTaは、シュウ酸錯体水溶液を原料溶液として用いることが好ましい。シュウ酸/ニオブおよびシュウ酸/タンタルのモル比は、1以上10以下であり、好ましくは2以上4以下である。   For the element having low solubility in an aqueous solvent, a complex solution in which an organic ligand such as oxalic acid, citric acid, tartaric acid or malic acid is coordinated may be used as a raw material solution. For example, for Nb and Ta, an oxalic acid complex aqueous solution is preferably used as a raw material solution. The molar ratio of oxalic acid / niobium and oxalic acid / tantalum is 1 or more and 10 or less, preferably 2 or more and 4 or less.

水溶媒中での原料の溶解性、分散性を向上するために、過酸化水素水を添加しても良い。例えば、過酸化水素水/ニオブのモル比は、好ましくは0.5以上10以下、より好ましくは2以上6以下である。   In order to improve the solubility and dispersibility of the raw material in the aqueous solvent, hydrogen peroxide water may be added. For example, the molar ratio of hydrogen peroxide solution / niobium is preferably 0.5 or more and 10 or less, more preferably 2 or more and 6 or less.

水溶媒を使用して材料を混合する際には、溶解度と熱分解性の観点から、用いる原料は、シュウ酸溶液や酢酸塩等の有機金属錯体や、有機塩、硝酸塩、塩化物が好ましい。   When mixing materials using an aqueous solvent, the raw materials used are preferably organic metal complexes such as oxalic acid solutions and acetates, organic salts, nitrates, and chlorides from the viewpoints of solubility and thermal decomposability.

粉砕混合後の原料や、溶媒を用いて混合した原料の蒸発乾固体の焼成温度は、リチウムイオン伝導体の組成や構造により適宜選択される。X線回折における回折角2θ=32.5±1.0°、46.8±1.0°、及び57.8±1.0°にピークを有しやすくなる観点から、900℃以上で焼成する工程を含むことが好ましい。焼成時間を短くし、生産性を高める観点から、1000℃以上で焼成する工程を含むことがより好ましい。リチウムの揮発を少なくし、組成の制御を容易にする観点から、1300℃以下で焼成することが好ましい。   The firing temperature of the raw material after pulverization and mixing and the evaporation dry solid of the raw material mixed using a solvent is appropriately selected depending on the composition and structure of the lithium ion conductor. Baking at 900 ° C. or higher from the viewpoint of easily having peaks at diffraction angles 2θ = 32.5 ± 1.0 °, 46.8 ± 1.0 °, and 57.8 ± 1.0 ° in X-ray diffraction It is preferable that the process to include is included. From the viewpoint of shortening the firing time and improving productivity, it is more preferable to include a step of firing at 1000 ° C. or higher. From the viewpoint of reducing the volatilization of lithium and facilitating the control of the composition, firing at 1300 ° C. or lower is preferable.

分解温度の異なる原料を使用する際には、各原料の分解温度の低い順に、各原料の分解温度で多段焼成することが好ましい。調製の均一性の観点から、各原料の分解温度での焼成後、粉砕を行うことが好ましい。粉砕は、乳鉢やボールミル、遊星ボールミル等、公知の粉砕方法を使用することができる。   When using raw materials having different decomposition temperatures, it is preferable to perform multi-stage firing at the decomposition temperature of each raw material in the order of the lower decomposition temperature of each raw material. From the viewpoint of uniformity of preparation, it is preferable to perform pulverization after firing at the decomposition temperature of each raw material. For the pulverization, a known pulverization method such as a mortar, a ball mill, or a planetary ball mill can be used.

焼成時間は、原料の分解や、リチウムイオン伝導体生成の反応の進行度合いに応じて、適宜選択されるが、一焼成温度条件での焼成時間で30分以上50時間以内が好ましく、より好ましくは1時間以上24時間以内である。   The firing time is appropriately selected according to the progress of the decomposition of the raw materials and the reaction of generating the lithium ion conductor, but the firing time under one firing temperature condition is preferably 30 minutes to 50 hours, more preferably 1 hour to 24 hours.

焼成時の雰囲気は、空気でもよいが、αを所望の値とするために、純酸素、窒素、アルゴン等の雰囲気で焼成してもよい。また、シュウ酸等有機物を添加して焼成することで、還元的に焼成し、α<0とすることができる。   The atmosphere at the time of firing may be air, but may be fired in an atmosphere of pure oxygen, nitrogen, argon or the like in order to set α to a desired value. Further, by adding an organic substance such as oxalic acid and baking, reductive baking can be performed to satisfy α <0.

800℃を超える温度で焼成する際には、リチウムの揮発が起こるため、原料混合時、リチウム原料を多めに配合することや、焼成時に蓋をして揮発を防ぐことが好ましい。焼成後、リチウム塩の水溶液やリチウム溶融塩を使用して、リチウムイオン伝導体中のA元素とLiをイオン交換し、リチウムイオン伝導体のリチウム濃度を高めても良い。   When firing at a temperature exceeding 800 ° C., the volatilization of lithium occurs. Therefore, it is preferable to mix a large amount of the lithium raw material when mixing the raw materials, and to prevent volatilization by covering with a lid. After firing, an aqueous lithium salt solution or a molten lithium salt may be used to ion exchange element A and Li in the lithium ion conductor to increase the lithium concentration of the lithium ion conductor.

焼成の際、金型プレス成形、CIP成形等を行い、成形体とした後、焼成しても構わない。また、リチウムイオン伝導体を成形する際には、金型プレス成形、CIP成形、キャスト成形、射出成形、押し出し成形、グリーンシート成形等の成形方法を用いることが可能である。成形後、焼成し、緻密な焼結体とすることが、イオン伝導性能の観点から好ましい。成形の際には、ポリビニルアルコールや、シリカ、アルミナ等の各種成形助剤を添加しても良い。   At the time of firing, die press molding, CIP molding or the like may be performed to form a molded body and then fired. Further, when molding the lithium ion conductor, it is possible to use molding methods such as die press molding, CIP molding, cast molding, injection molding, extrusion molding, and green sheet molding. From the viewpoint of ion conduction performance, it is preferable to fire after molding to obtain a dense sintered body. In molding, various molding aids such as polyvinyl alcohol, silica, and alumina may be added.

《リチウムイオン電池》
本発明の一実施形態におけるリチウムイオン電池は、正極層、負極層、及び正極層と負極層との間にセパレータを有しており、正極層、負極層、又は前記セパレータの少なくともいずれかに、本発明のリチウムイオン伝導体を有する。正極層及び/又は負極層が本発明のリチウムイオン伝導体を有することによって、正極層及び/又は負極層からのリチウムイオンの放出及び吸蔵を助けることができる。セパレータが本発明のリチウムイオン伝導体を有することによって、正極と負極との間のリチウムイオン伝導を助けることができる。
《Lithium ion battery》
The lithium ion battery in one embodiment of the present invention has a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a separator between the positive electrode layer and the negative electrode layer, and at least one of the positive electrode layer, the negative electrode layer, or the separator, It has the lithium ion conductor of the present invention. By having the lithium ion conductor of the present invention in the positive electrode layer and / or the negative electrode layer, it is possible to help release and occlusion of lithium ions from the positive electrode layer and / or the negative electrode layer. When a separator has the lithium ion conductor of this invention, the lithium ion conduction between a positive electrode and a negative electrode can be assisted.

リチウムイオン電池が、正極層、負極層、及び上記正極層と上記負極層との間に固体電解質層を有する全固体リチウムイオン電池である場合、上記正極層、上記負極層、又は上記固体電解質層の少なくともいずれかに、本発明のリチウムイオン伝導体を有する。   When the lithium ion battery is a positive electrode layer, a negative electrode layer, and an all solid lithium ion battery having a solid electrolyte layer between the positive electrode layer and the negative electrode layer, the positive electrode layer, the negative electrode layer, or the solid electrolyte layer At least one of the lithium ion conductors of the present invention.

正極層は正極活物質を含み、必要に応じて本発明のリチウムイオン伝導体、導電助剤、バインダー等を含有し、本発明のリチウムイオン伝導体以外の固体電解質を更に含有してもよい。また、正極層上に本発明のリチウムイオン伝導体をコーティングしてもよい。   A positive electrode layer contains a positive electrode active material, contains the lithium ion conductor of this invention, a conductive support agent, a binder, etc. as needed, and may further contain solid electrolytes other than the lithium ion conductor of this invention. Moreover, you may coat the lithium ion conductor of this invention on a positive electrode layer.

負極層は負極活物質を含み、必要に応じて本発明のリチウムイオン伝導体、導電助剤、バインダー等を含有し、本発明のリチウムイオン伝導体以外の固体電解質を更に含有してもよい。また、負極層上に本発明のリチウムイオン伝導体をコーティングしてもよい。   A negative electrode layer contains a negative electrode active material, contains the lithium ion conductor of this invention, a conductive support agent, a binder, etc. as needed, and may further contain solid electrolytes other than the lithium ion conductor of this invention. Moreover, you may coat the lithium ion conductor of this invention on a negative electrode layer.

正極層及び負極層における本発明のリチウムイオン伝導体の含有量又はコーティング量は、それぞれ独立して、好ましくは5質量%以上70質量%以下、より好ましくは10質量%以上60質量%以下とすることができる。   The content or coating amount of the lithium ion conductor of the present invention in the positive electrode layer and the negative electrode layer is preferably independently 5% by mass or more and 70% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 60% by mass or less. be able to.

正極活物質としては、リチウムイオンを放電の際に吸蔵し、充電の際に放出することができる任意の物質とすることができる。正極活物質としては、例えばLiNiCoO、LiNi1/3Mn1/3Co1/3、LiNiPO、LiMnPO等が挙げられる。 The positive electrode active material can be any material that can occlude lithium ions during discharge and release them during charge. Examples of the positive electrode active material include LiNiCoO 2 , LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , LiNiPO 4 , LiMnPO 4, and the like.

負極活物質としては、リチウムイオンを放電の際に放出し、充電の際に吸蔵することができる任意の物質とすることができる。負極活物質としては、例えばグラファイト等の炭素材料、金属酸化物、金属窒化物、及び金属硫化物等を挙げることができる。   The negative electrode active material can be any material that can release lithium ions during discharge and occlude during charge. Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as graphite, metal oxides, metal nitrides, and metal sulfides.

セパレータとしては、正極層と負極層との電気的接触を防止する機能を有すれば任意の物質とすることができる。セパレータの材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、セルロース、及びポリアミド等の樹脂材料が挙げられる。セパレータの形態としては、不織布、及び多孔質体等が挙げられる。   As the separator, any material can be used as long as it has a function of preventing electrical contact between the positive electrode layer and the negative electrode layer. Examples of the material for the separator include resin materials such as polyethylene, polypropylene, polyester, cellulose, and polyamide. As a form of a separator, a nonwoven fabric, a porous body, etc. are mentioned.

セパレータが本発明のリチウムイオン伝導体を有する場合、例えば、セパレータ中に本発明のリチウムイオン伝導体を含有させてもよく、セパレータ上に本発明のリチウムイオン伝導体をコーティングしてもよい。   When the separator has the lithium ion conductor of the present invention, for example, the separator may contain the lithium ion conductor of the present invention, and the separator may be coated with the lithium ion conductor of the present invention.

固体電解質層はリチウムイオン伝導体を含み、必要に応じて本発明のリチウムイオン伝導体、及びバインダー等を含有する。固体電解質層における本発明のリチウムイオン伝導体の含有量及びコーティング量は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上とすることができる。   The solid electrolyte layer contains a lithium ion conductor, and optionally contains the lithium ion conductor of the present invention, a binder, and the like. The content and coating amount of the lithium ion conductor of the present invention in the solid electrolyte layer can be preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more.

本発明のリチウムイオン伝導体以外の固体電解質としては、リチウムイオン伝導性を有し、常温(15〜25℃)において固体である任意の物質とすることができる。固体電解質としては、硫化物系固体電解質、酸化物系固体電解質、及び高分子系固体電解質等が挙げられる。   The solid electrolyte other than the lithium ion conductor of the present invention can be any substance that has lithium ion conductivity and is solid at room temperature (15 to 25 ° C.). Examples of the solid electrolyte include a sulfide solid electrolyte, an oxide solid electrolyte, and a polymer solid electrolyte.

本発明のリチウムイオン電池、及び全固体リチウムイオン電池の製造方法としては、特に限定されない。例えば、上記で説明した正極層、セパレータ、及び負極層をこの順に積層して積層体を作製し、積層体に任意の電解液を含侵することによって、本発明のリチウムイオン電池を製造することができる。また、上記で説明した正極層、固体電解質層、及び負極層をこの順に積層することによって、全固体リチウムイオン電池を製造することができる。   It does not specifically limit as a manufacturing method of the lithium ion battery of this invention, and an all-solid-state lithium ion battery. For example, the positive electrode layer, the separator, and the negative electrode layer described above are laminated in this order to produce a laminate, and the lithium ion battery of the present invention is manufactured by impregnating the laminate with an arbitrary electrolytic solution. Can do. Moreover, an all-solid-state lithium ion battery can be manufactured by laminating | stacking the positive electrode layer, solid electrolyte layer, and negative electrode layer which were demonstrated above in this order.

以下の実施例において、本開示の実施形態をより具体的に説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。   In the following examples, embodiments of the present disclosure will be described more specifically, but the scope of the present invention is not limited thereto.

[リチウムイオン拡散係数の測定法]
リチウムイオン拡散係数は、パルス磁場勾配NMR法(PFG−NMR法)を用いて、以下のように測定した。まず、リチウムイオン伝導体試料を、試料高さが約5mmとなるように、直径5mmのシゲミ製NMR対称型ミクロ試料管中に導入し、日本電子社製ECA400装置を使用して、測定温度80℃で、NMRシーケンスとしてStimulated Echo法を用いて、Li−NMRスペクトルを測定した。SHIM調整は、外部標準物質としてNMR対称型ミクロ試料管に導入したDMSO―d6を用いて行った。核スピンの磁気回転比をγ(T−1・s−1)、磁場勾配パルス(PFG)の強度をg(T/m)、PFGの幅をδ(s)、二つのPFG間隔をΔ(s)とし、Δ=20×10−3(s)、δ=0.3×10−3(s)、g=0.2(T/m)、Grad recover=0.3(ms)として、NMRピーク強度Eを測定し、さらにΔとδを固定して、gを0.2(T/m)からLn(E/E)≦−3となる範囲で10点以上変化させ、NMRピーク強度(E)を測定し、縦軸をLn(E/E)、横軸をγδ(Δ−δ/3)としてプロットを行い、このプロットの傾きから拡散係数D(m/s)を、下記式(2)を利用し算出した。
Ln(E/E)=−D×γδ(Δ−δ/3) ・・・(2)
[Measurement method of lithium ion diffusion coefficient]
The lithium ion diffusion coefficient was measured as follows using a pulse magnetic field gradient NMR method (PFG-NMR method). First, a lithium ion conductor sample was introduced into a Shigemi NMR symmetric microsample tube having a diameter of 5 mm so that the sample height was about 5 mm, and an ECA400 apparatus manufactured by JEOL Ltd. was used to measure a measurement temperature of 80 mm. The 7 Li-NMR spectrum was measured using the Stimulated Echo method as an NMR sequence at ° C. The SHIM adjustment was performed using DMSO-d6 introduced into an NMR symmetric micro sample tube as an external standard substance. The gyromagnetic ratio of the nuclear spin is γ (T −1 · s −1 ), the intensity of the magnetic field gradient pulse (PFG) is g (T / m), the width of the PFG is δ (s), and the interval between the two PFGs is Δ ( s), Δ = 20 × 10 −3 (s), δ = 0.3 × 10 −3 (s), g = 0.2 (T / m), and Grad recover = 0.3 (ms), The NMR peak intensity E 0 was measured, Δ and δ were fixed, and g was changed by 10 points or more in the range of 0.2 (T / m) to Ln (E / E 0 ) ≦ −3. The peak intensity (E) is measured, and the vertical axis is Ln (E / E 0 ) and the horizontal axis is γ 2 δ 2 g 2 (Δ−δ / 3). A plot of the diffusion coefficient D ( m 2 / s) was calculated using the following formula (2).
Ln (E / E 0 ) = − D × γ 2 δ 2 g 2 (Δ−δ / 3) (2)

[組成分析法]
リチウムイオン伝導体試料30mgを、30ccの白金製るつぼに取り、炭酸カリウムナトリウム3gと四ホウ酸ナトリウム1gとを添加し、バーナー炎で加熱溶融後、塩酸により完全溶解し、さらに純水を加えて測定用試料とし、ICP―AES法により元素濃度を測定した。リチウムイオン伝導体試料がカリウム及び/又はナトリウムを含有する場合、組成の定量は、試料を王水に加熱分解後、不溶物を沈殿させ、上澄み液に純水を加えて測定用試料とし、ICP―AES法により元素濃度を測定した。
[Composition analysis method]
Take 30 mg of a lithium ion conductor sample in a 30 cc platinum crucible, add 3 g of sodium potassium carbonate and 1 g of sodium tetraborate, heat and melt with a burner flame, dissolve completely with hydrochloric acid, and add pure water. Using the sample for measurement, the element concentration was measured by the ICP-AES method. When the lithium ion conductor sample contains potassium and / or sodium, the composition is quantified by thermally decomposing the sample into aqua regia, precipitating insoluble matter, and adding pure water to the supernatant to obtain a measurement sample. -Element concentration was measured by AES method.

[X線回折(XRD)]
ブルカー・エイエックスエス(株)製D8 ADVANCE型X線回折装置を使用して、X線回折(XRD)の測定を行った。リチウムイオン伝導体試料を、メノウ乳鉢で粉砕後、XRD測定用セルに載せ、表面を平らにして測定した。X線源はCuKα1+CuKα2、管電圧は40kV、管電流は40mA、発散スリット(DS):0.3°、Step幅:0.02°/step、計数Time:0.5sec、測定範囲:2θ=5°〜70°とした。
[X-ray diffraction (XRD)]
X-ray diffraction (XRD) was measured using a D8 ADVANCE type X-ray diffractometer manufactured by Bruker AXS. The lithium ion conductor sample was pulverized in an agate mortar and then placed on an XRD measurement cell, and the surface was flattened for measurement. X-ray source is CuKα1 + CuKα2, tube voltage is 40 kV, tube current is 40 mA, divergence slit (DS): 0.3 °, step width: 0.02 ° / step, counting time: 0.5 sec, measurement range: 2θ = 5 The angle was set to ° to 70 °.

回折角2θ=32.5±1.0°、46.8±1.0°、及び57.8±1.0°の範囲にピークを有した場合には、表1の欄に「○」、検出されなければ「×」と記載した。また、回折角2θ=40.3±0.5°、22.6±0.5°、11.3±0.5°、及び67.7°±1.0°にピークを有した場合も、表1の欄に「○」、検出されなければ「×」と記載した。   In the case where the diffraction angle 2θ = 32.5 ± 1.0 °, 46.8 ± 1.0 °, and 57.8 ± 1.0 ° have peaks, “◯” is shown in the column of Table 1. If not detected, “x” is indicated. Also, when diffraction angles 2θ = 40.3 ± 0.5 °, 22.6 ± 0.5 °, 11.3 ± 0.5 °, and 67.7 ° ± 1.0 ° have peaks. In the column of Table 1, “◯” is described, and “X” is described when it is not detected.

[加熱試験]
粉体をメノウ乳鉢にて粉砕後、粉体1gを、4.5gのイソプロパノール溶媒、直径5mmのジルコニアビーズ50個と共に、ジルコニア製12cc容器に入れ、フリッチュ製遊星型ボールミルP−5にて320rpmで1時間粉砕した。その後、エバポレーターにてIPA溶媒を除去した。この操作を繰り返し、成形用粉体を得た。成形用粉体1.5gを直径19mmのペレットダイスを使用して錠剤成形し、厚さ2.0mm程度のペレットを得た。ペレットを樹脂フィルムにて真空ラミネート後、CIP装置により100MPaで1分間加圧し、樹脂フィルムからペレットを取り出して加熱試験用試験体とした。
[Heating test]
After pulverizing the powder in an agate mortar, 1 g of the powder is placed in a 12 cc container made of zirconia together with 4.5 g of isopropanol solvent and 50 zirconia beads having a diameter of 5 mm, and 320 rpm in a Fritsch planetary ball mill P-5. Milled for 1 hour. Thereafter, the IPA solvent was removed with an evaporator. This operation was repeated to obtain a molding powder. 1.5 g of the molding powder was formed into a tablet using a pellet die having a diameter of 19 mm to obtain a pellet having a thickness of about 2.0 mm. The pellet was vacuum laminated with a resin film, and then pressed with a CIP apparatus at 100 MPa for 1 minute, and the pellet was taken out from the resin film to obtain a test specimen for a heat test.

試験体の直径、厚み、重量から試験体のかさ密度を算出後、電気炉を用いて、昇温速度2℃/分で1100℃まで昇温後1100℃1時間加熱した。その後加熱をやめ室温まで電気炉を徐冷した後試験体を取り出し、同様にかさ密度を測定し、試験前の試料体積に対する試験での体積減少分の比率である体積減少率を、次の様に算出した。
体積減少率=100−((1/試験後のかさ密度)/(1/試験前のかさ密度))*100
ここで、加熱試験における体積減少率が大きいほど、焼結後の試験体がより緻密になり易く、焼結が容易であることを示している。
After calculating the bulk density of the specimen from the diameter, thickness, and weight of the specimen, the temperature was raised to 1100 ° C. at a rate of temperature rise of 2 ° C./min using an electric furnace and then heated at 1100 ° C. for 1 hour. After that, after heating was stopped and the electric furnace was gradually cooled to room temperature, the specimen was taken out, the bulk density was measured in the same manner, and the volume reduction rate, which is the ratio of the volume reduction in the test to the sample volume before the test, was as follows. Was calculated.
Volume reduction rate = 100 − ((1 / bulk density after test) / (1 / bulk density before test)) * 100
Here, it is shown that the larger the volume reduction rate in the heating test, the denser the specimen after sintering and the easier the sintering.

[一次粒子径の平均値測定]
FE−SEM装置S−4700(商品名、日立ハイテクフィールディング製)を使用して、リチウムイオン伝導体粉体の一次粒子1000個のフェレー径を求め、その平均値を一次粒子径の平均値とした。
[Measurement of average primary particle size]
Using a FE-SEM apparatus S-4700 (trade name, manufactured by Hitachi High-Tech Fielding Co., Ltd.), the ferret diameter of 1000 primary particles of the lithium ion conductor powder was determined, and the average value was taken as the average value of the primary particle diameter. .

[ニオブ原料液の調製]
純水94gにNb換算で76質量%を含有するニオブ酸8gと、シュウ酸二水和物[H・2HO]15.58gとを加え、撹拌下、60℃に加熱して溶解させた後、30℃に冷却してニオブ原料液とした。
[Preparation of niobium raw material liquid]
To 94 g of pure water, 8 g of niobic acid containing 76% by mass in terms of Nb 2 O 5 and 15.58 g of oxalic acid dihydrate [H 2 C 2 O 4 .2H 2 O] were added, and the mixture was stirred under 60%. After heating to 0 ° C. to dissolve, the solution was cooled to 30 ° C. to obtain a niobium raw material liquid.

[実施例1]
100ccのアルミナ製るつぼに、Ti濃度16.9%の四塩化チタン水溶液5.10gと、純水36.0g、硝酸リチウム[LiNO]0.683gと、四ホウ酸リチウム三水和物0.200gを加え、さらに硝酸ランタン六水和物[La(NO・6HO]3.90gを添加した。150℃のホットスターラー上で沈殿物を蒸発乾固させた後、乾固した沈殿物を電気炉にて1100℃で1時間焼成し、実施例1のリチウムイオン伝導体の粉体3.19gを得た。
[Example 1]
In a 100 cc alumina crucible, 5.10 g of a titanium tetrachloride aqueous solution having a Ti concentration of 16.9%, 36.0 g of pure water, 0.683 g of lithium nitrate [LiNO 3 ], and lithium tetraborate trihydrate 200g was added, further added lanthanum nitrate hexahydrate [La (NO 3) 3 · 6H 2 O] 3.90g. After evaporating and drying the precipitate on a hot stirrer at 150 ° C., the dried precipitate was baked in an electric furnace at 1100 ° C. for 1 hour to obtain 3.19 g of the lithium ion conductor powder of Example 1. Obtained.

実施例1のリチウムイオン伝導体は、組成分析の結果、Li2.35質量%、B1.22質量%、La39.2質量%、Ti27.0質量%、残部が酸素であり、組成式はLi1.2LaB0.4Ti6.7であった。 As a result of composition analysis, the lithium ion conductor of Example 1 was Li 2.35 mass%, B 1.22 mass%, La 39.2 mass%, Ti 27.0 mass%, the balance being oxygen, and the composition formula was Li 1 It was .2 LaB 0.4 Ti 2 O 6.7.

XRDを測定した結果、2θ=11.4°、22.9°、32.7°、40.3°、46.9°、58.3°、及び68.4°にピークを有していた。   As a result of XRD measurement, peaks were observed at 2θ = 11.4 °, 22.9 °, 32.7 °, 40.3 °, 46.9 °, 58.3 °, and 68.4 °. .

リチウムイオン拡散係数を測定した結果、6.2×10−11/sであった。 As a result of measuring a lithium ion diffusion coefficient, it was 6.2 × 10 −11 m 2 / s.

加熱試験の結果、加熱試験前の試験体のかさ密度は2.6g/cm、加熱試験後の試験体のかさ密度は4.5g/cmであり、体積減少率は42%であった。 As a result of the heating test, the bulk density of the specimen before the heating test was 2.6 g / cm 3 , the bulk density of the specimen after the heating test was 4.5 g / cm 3 , and the volume reduction rate was 42%. .

一次粒子径の平均値は、20μmであった。   The average primary particle size was 20 μm.

[実施例2]
100ccのアルミナ製るつぼに、ニオブ原料液46.3gと、硝酸リチウム[LiNO]0.341gと、四ホウ酸リチウム三水和物0.211gを加え、さらに12.0gの純水に溶解した硝酸ランタン六水和物[La(NO・6HO]1.95gとを添加し、沈殿物を生じさせた。150℃のホットスターラー上で沈殿物を蒸発乾固させた後、乾固した沈殿物を電気炉にて1100℃で1時間焼成し、得られた焼成物を粉砕して、実施例2のリチウムイオン伝導体の粉体3.35gを得た。
[Example 2]
To a 100 cc alumina crucible, 46.3 g of niobium raw material liquid, 0.341 g of lithium nitrate [LiNO 3 ] and 0.211 g of lithium tetraborate trihydrate were added, and further dissolved in 12.0 g of pure water. lanthanum nitrate hexahydrate [La (NO 3) 3 · 6H 2 O] were added and 1.95 g, yield a precipitate. After the precipitate was evaporated to dryness on a hot stirrer at 150 ° C., the dried precipitate was baked in an electric furnace at 1100 ° C. for 1 hour, and the obtained baked product was pulverized to obtain lithium of Example 2. 3.35 g of ion conductor powder was obtained.

実施例2のリチウムイオン伝導体は、組成分析の結果、Li1.32質量%、B1.22質量%、La18.6質量%、Nb49.9質量%、残部が酸素であり、組成式はLi0.71La0.50.42Nb6.74であった。 As a result of the compositional analysis, the lithium ion conductor of Example 2 was Li1.32 mass%, B1.22 mass%, La18.6 mass%, Nb49.9 mass%, the balance being oxygen, and the composition formula was Li 0 0.71 La 0.5 B 0.42 Nb 2 O 6.74 .

XRDを測定した結果、2θ=11.2°、22.7°、32.2°、46.4°、57.7°、及び67.5°にピークを有していた。   As a result of XRD measurement, peaks were observed at 2θ = 11.2 °, 22.7 °, 32.2 °, 46.4 °, 57.7 °, and 67.5 °.

リチウムイオン拡散係数を測定した結果、5.5×10−10/sであった。 As a result of measuring the lithium ion diffusion coefficient, it was 5.5 × 10 −10 m 2 / s.

加熱試験の結果、加熱試験前の試験体のかさ密度は2.7g/cm、加熱試験後の試験体のかさ密度は4.5g/cmであり、体積減少率は40%であった。 As a result of the heating test, the bulk density of the specimen before the heating test was 2.7 g / cm 3 , the bulk density of the specimen after the heating test was 4.5 g / cm 3 , and the volume reduction rate was 40%. .

一次粒子径の平均値は、90μmであった。   The average primary particle diameter was 90 μm.

[比較例1]
100ccのアルミナ製るつぼに、純水24.0g、硝酸リチウム[LiNO]0.683g、硝酸ランタン六水和物[La(NO・6HO]3.90g、1.44gのヒュームドチタニア(日本アエロジル社製、商品名AEROXIDE P25)を添加した。150℃のホットスターラー上で沈殿物を蒸発乾固させた後、乾固した沈殿物を電気炉にて1100℃で1時間焼成し、得られた焼成物を粉砕して、比較例1のリチウムイオン伝導体の粉体3.04gを得た。
[Comparative Example 1]
In 100cc alumina crucible of pure water 24.0 g, lithium nitrate [LiNO 3] 0.683 g, lanthanum nitrate hexahydrate [La (NO 3) 3 · 6H 2 O] 3.90g, fumes 1.44g Dotitania (made by Nippon Aerosil Co., Ltd., trade name AEROXIDE P25) was added. After the precipitate was evaporated to dryness on a hot stirrer at 150 ° C., the dried precipitate was baked in an electric furnace at 1100 ° C. for 1 hour, and the obtained baked product was pulverized. As a result, 3.04 g of ion conductor powder was obtained.

比較例1のリチウムイオン伝導体は、組成分析の結果、Li2.06質量%、La41.4質量%、Ti28.4質量%、残部が酸素であり、組成式はLiLaTiであった。 As a result of the compositional analysis, the lithium ion conductor of Comparative Example 1 was Li 2.06 mass%, La 41.4 mass%, Ti 28.4 mass%, the balance being oxygen, and the composition formula was LiLaTi 2 O 6 .

XRDを測定した結果、2θ=11.4°、32.7°、40.3°、46.9°、58.4°、及び68.5°にピークを有していた。   As a result of XRD measurement, peaks were observed at 2θ = 11.4 °, 32.7 °, 40.3 °, 46.9 °, 58.4 °, and 68.5 °.

リチウムイオン拡散係数を測定した結果、5.7×10−11/sであった。 As a result of measuring the lithium ion diffusion coefficient, it was 5.7 × 10 −11 m 2 / s.

加熱試験の結果、加熱試験前の試験体のかさ密度は2.8g/cm、加熱試験後の試験体のかさ密度は3.6g/cmであり、体積減少率は26%であった。 As a result of the heating test, the bulk density of the specimen before the heating test was 2.8 g / cm 3 , the bulk density of the specimen after the heating test was 3.6 g / cm 3 , and the volume reduction rate was 26%. .

一次粒子径の平均値は、0.5μmであった。   The average primary particle diameter was 0.5 μm.

[比較例2]
実施例2において、四ホウ酸リチウム三水和物を加えなかった以外は同様に行い、比較例2のリチウムイオン伝導体の粉体3.19gを得た。
[Comparative Example 2]
In Example 2, it carried out similarly except not having added lithium tetraborate trihydrate, and 3.19 g of lithium ion conductor powders of Comparative Example 2 were obtained.

比較例2のリチウムイオン伝導体は、組成分析の結果、Li0.98質量%、La19.6質量%、Nb52.4質量%、残部が酸素であり、組成式はLi0.5La0.5Nbであった。 As a result of the compositional analysis, the lithium ion conductor of Comparative Example 2 is Li0.98 mass%, La 19.6 mass%, Nb 52.4 mass%, the balance is oxygen, and the composition formula is Li 0.5 La 0.5 Nb 2 O 6 .

XRDを測定した結果、2θ=11.3°、22.8°、32.3°、46.5°、57.8°、及び67.7°にピークを有していた。   As a result of XRD measurement, peaks were observed at 2θ = 11.3 °, 22.8 °, 32.3 °, 46.5 °, 57.8 °, and 67.7 °.

リチウムイオン拡散係数を測定した結果、4.8×10−10/sであった。 As a result of measuring the lithium ion diffusion coefficient, it was 4.8 × 10 −10 m 2 / s.

加熱試験の結果、加熱試験前の試験体のかさ密度は2.8g/cm、加熱試験後の試験体のかさ密度は3.9g/cmであり、体積減少率は28%であった。 As a result of the heating test, the bulk density of the specimen before the heating test was 2.8 g / cm 3 , the bulk density of the specimen after the heating test was 3.9 g / cm 3 , and the volume reduction rate was 28%. .

一次粒子径の平均値は、2μmであった。   The average primary particle size was 2 μm.

Figure 2017091953
Figure 2017091953

本発明のリチウムイオン伝導体は、比較例のリチウムイオン伝導体と比較して、加熱試験における体積減少率が高く、焼結が容易であることが分かった。本発明のリチウムイオン伝導体の焼結が容易である理由としては、理論に限定されないが、B(ホウ素)がガラスの融点を下げるフラックスとして働く為と考えられる。   It was found that the lithium ion conductor of the present invention had a high volume reduction rate in the heating test and was easily sintered as compared with the lithium ion conductor of the comparative example. The reason why the lithium ion conductor of the present invention is easily sintered is not limited to theory, but it is considered that B (boron) acts as a flux that lowers the melting point of glass.

Claims (7)

下記一般式(1):
LiMO3+α ・・・(1)
{式(1)中、Aは、H、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、及びErからなる群から選択される少なくとも一つの元素を表し、Bはホウ素を示し、Mは、Mg、Al、Si、P、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、In、Sn、Sb、Bi、Te、Hf、Ta、W、Eu、Tm、Yb、及びLuからなる群から選択される少なくとも一つの元素を表し、xはM元素に対するLiの組成比を表し、yはM元素に対するA元素の組成比を表し、0<x≦2.5、0≦y<2.5、かつ0<x+y≦2.5であり、zはM元素に対するホウ素の組成比を表し、0<z≦0.5であり、(3+α)はM元素に対する酸素原子の組成比を表し、−1≦α≦3である。}で表される金属酸化物を含み、前記金属酸化物は、X線回折における回折角2θ=32.5±1.0°、46.8±1.0°、及び57.8±1.0°の範囲にピークを有する、リチウムイオン伝導体。
The following general formula (1):
Li x A y B z MO 3 + α (1)
{In Formula (1), A is H, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, and Er. Represents at least one element selected from the group consisting of: B represents boron; M represents Mg, Al, Si, P, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn; Represents at least one element selected from the group consisting of Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, Sb, Bi, Te, Hf, Ta, W, Eu, Tm, Yb, and Lu , X represents the composition ratio of Li to M element, y represents the composition ratio of A element to M element, 0 <x ≦ 2.5, 0 ≦ y <2.5, and 0 <x + y ≦ 2.5 Z represents the composition ratio of boron to M element, 0 <z ≦ 0.5, and (3 + α) is It represents a composition ratio of oxygen atoms to the element and is -1 ≦ α ≦ 3. }, The metal oxide has a diffraction angle 2θ in X-ray diffraction = 32.5 ± 1.0 °, 46.8 ± 1.0 °, and 57.8 ± 1. A lithium ion conductor having a peak in the range of 0 °.
前記金属酸化物は、X線回折における回折角2θ=22.6±0.5°にピークをさらに有する、請求項1に記載のリチウムイオン伝導体。   2. The lithium ion conductor according to claim 1, wherein the metal oxide further has a peak at a diffraction angle 2θ = 22.6 ± 0.5 ° in X-ray diffraction. 前記金属酸化物は、X線回折における回折角2θ=40.3±0.5°にピークをさらに有する、請求項1または2に記載のリチウムイオン伝導体。   The lithium ion conductor according to claim 1, wherein the metal oxide further has a peak at a diffraction angle 2θ = 40.3 ± 0.5 ° in X-ray diffraction. 前記金属酸化物は、X線回折における回折角2θ=11.3±0.5°にピークをさらに有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン伝導体。   The lithium ion conductor according to claim 1, wherein the metal oxide further has a peak at a diffraction angle 2θ = 11.3 ± 0.5 ° in X-ray diffraction. 前記金属酸化物の組成比は、x−3z+y≦1を満たす、請求項1〜4のいずれか一項に記載のリチウムイオン伝導体。   5. The lithium ion conductor according to claim 1, wherein the composition ratio of the metal oxide satisfies x−3z + y ≦ 1. 正極層、負極層、及び前記正極層と前記負極層との間にセパレータを有するリチウムイオン電池であって、
前記正極層、前記負極層、又は前記セパレータの少なくともいずれかに、請求項1〜5のいずれか一項に記載のリチウムイオン伝導体を有する、リチウムイオン電池。
A lithium ion battery having a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a separator between the positive electrode layer and the negative electrode layer,
The lithium ion battery which has a lithium ion conductor as described in any one of Claims 1-5 in at least any one of the said positive electrode layer, the said negative electrode layer, or the said separator.
正極層、負極層、及び前記正極層と前記負極層との間に固体電解質層を有する全固体リチウムイオン電池であって、
前記正極層、前記負極層、又は前記固体電解質層の少なくともいずれかに、請求項1〜5のいずれか一項に記載のリチウムイオン伝導体を有する、全固体リチウムイオン電池。
An all-solid lithium ion battery having a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a solid electrolyte layer between the positive electrode layer and the negative electrode layer,
The all-solid-state lithium ion battery which has a lithium ion conductor as described in any one of Claims 1-5 in at least any one of the said positive electrode layer, the said negative electrode layer, or the said solid electrolyte layer.
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