日本固态电池第一人的专利申请之路

前几期,AIpatent频道报道了日本固态电池第一人菅野了次教授的关于固态电池的访问(链接:访日本全固态电池第一人菅野了次教授),之后不少读者表示对该“神秘”教授的申请过的专利很有兴趣,本期,我们对该教授的申请专利进行分析。

 

本报告收到来自智慧芽专利检索系统AIpatent机器翻译系统等的协助。

 

检索后我们发现,该教授为发明人的专利已经公开的有96件,第一人绝非虚名,时间跨度如图1所示。

图1

图2

 

透过专利地图来对专利内容分析的话,我们发现深色部分标示的电池材料是其布局的重点。

图3

 

菅野了次教授是东京工业大学的教授,日本的产学研整条产业链之间联系非常紧密,我们可以透过图5看出共同申请人除了大学,还有9家企业,在不同的阶段,企业根据大学的研究数据会选择合作或是不合作,排名第二的是丰田汽车,从公开时间来看,2012年之后的公开数据中就出现了丰田的身影。

图4

对IPC分类进行分析我们可以看到,其近两年的公开文件也大部分集中在四个方面:

H01M10/0562 ····固体材料〔2010.01〕

H01B1/06 ·主要由其他非金属物质组成的

H01B13/00 制造导体或电缆制造的专用设备或方法

H01M4/62 ··在活性物质中非活性材料成分的选择,例如胶合剂、填料〔2〕

图5

 

上面趋势讲完,我们下面挑选2件具有代表性的专利利用AIpatent机器翻译(t.aipatent.com)来给大家看看主要发明内容。

JP2018174129A

【课题】本发明的课题在于,在为了提高电解质的稳定性而不含有锂以外的金属元素的Li – P – S – O系的硫化物系固体电解质中,开发具有高离子传导性的新的固体电解质、以及用于容易地得到该固体电解质的制造方法。

【解决方案】一种固体电解质材料及其制造方法,其特征在于,含有用组成式L Li4-4y-xP4+1+y-xP5+xS4-zOz(Li4-4y-xP1+yS4-zOz)表示的硫化物系组合物,且0.6 ≤ x < 1 , 0 ≤ z ≤ 0.2 , – 0.025 ≤ y ≤ 0.1 。

【技术领域】

【0001】

本发明涉及含有固体电解质材料、特别是Li元素、P ( IV )元素、P ( V )元素、S元素和O元素的固体电解质材料及其制造方法。

【发明所要解决的课题】

【0009】

但是,从电池的高输出化的观点出发,还要求离子传导性良好且电池化学稳定的固体电解质。例如,如上所述,报道了用含有Ge的LGPS型硫化物系固体电解质等显示高离子传导率,但要求更高的离子传导率,另外Ge的成本高,并且耐还原性这样的化学稳定性低。因此,本发明的目的在于,在为了提高电解质的稳定性而不含有锂以外的金属元素的Li – P – S – O系的硫化物系固体电解质中,开发具有高离子传导性的新的固体电解质、以及用于容易地得到该固体电解质的制造方法。

【用于解决课题的手段】

【0010】

本发明为了解决上述课题,采用了以下的结构。

(1)权利要求1的发明的固体电解质材料含有以组成式Li4 – 4y – xP4 + 1 + y – xP5 + xS4 – zOz ( Li4 – 4y – xP1 + yS4 – zOz )表示的硫化物系组合物,为0.6 ≤ x < 1 , 0 ≤ z ≤ 0.2 , – 0.025 ≤ y ≤ 0.1 。

(2)技术方案2的发明是技术方案1所述的固体电解质材料,使用CuK α射线的X射线衍射测定中的2 θ = 29.58 ° ± 0.50 °的位置具有峰,使用CuK α射线的X射线衍射测定中的2 θ = 27.33 ° ± 0.50 °的位置不具有峰,或者在上述2 θ = 27.33 ° ± 0.50 °的位置具有峰的情况,将上述2 θ = 29.58 ° ± 0.50 °的峰的衍射强度设为IA ,将上述2 θ = 27.33 ° ± 0.50 °的峰的衍射强度设为IB时,IB / IA的值小于0.50 。

(3)技术方案3的发明是技术方案1或2所述的固体电解质材料,使用CuK α射线的X射线衍射测定中的2 θ = 17.90 ° ± 0.20 ° 、29.0 ° ± 0.50 ° 、29.75 ° ± 0.25 °的位置具有峰,在使用CuK α射线的X射线衍射测定中的2 θ = 18.50 ° ± 0.20 °的位置不具有峰,或者在上述2 θ = 18.50 ° ± 0.20 °的位置具有峰的情况,将上述2 θ = 17.90 ° ± 0.20 °的峰的衍射强度作为IC ,2将θ = 18.50 ° ± 0.20 °的峰的衍射强度作为ID的情况,ID / IC的值小于0.50 。

(4)技术方案4的发明是技术方案1 ~ 3中任一项所述的固体电解质材料,在使用了CuK α射线的X射线衍射测定中的2 θ = 18.0 ° ± 0.1 ° 、19.4 ° ± 0.1 ° 、24.9 ° ± 0.1 ° 、31.3 ° ± 0.1 °的位置具有峰。

(5)技术方案5的发明是技术方案1 ~ 4中任一项所述的固体电解质材料,在使用了CuK α射线的X射线衍射测定中的2 θ = 17.8 ° ± 0.1 ° 、19.1 ° ± 0.1 ° 、23.8 ° ± 0.1 ° 、30.85 ° ± 0.1 °的位置具有峰。

(6)技术方案6的发明是技术方案1 ~ 5中任一项所述的固体电解质材料,其离子传导率为0.4 mS / cm以上。

(7)技术方案7的发明是技术方案1 ~ 6中任一项所述的固体电解质材料的制造方法,

作为含有上述硫化物系组合物的构成成分的原料,使用P的单体及化合物、S化合物、Li化合物及O化合物,合成离子传导性材料的离子传导性材料合成工序,

其特征在于,具有通过加热上述离子传导性材料而得到上述硫化物系组合物的加热工序。

(8)技术方案8的发明是技术方案7所述的固体电解质材料的制造方法,

上述加热工序中的加热温度在230 ℃ ~ 300 ℃的范围内。

【发明效果】

【0011】

根据本发明,能够容易地得到含有Li – P – S – O系的硫化物系固体电解质的离子传导率和化学稳定性高的固体电解质材料。

 

JP2017208324A

【课题】本发明提供能够得到与锂二次电池用固体电解质的导电率相同水平的高导电率的硫化物系固体电解质。

【解决方案】是含有Na元素、P元素和S元素且具有Na3PS4的组成的硫化物系固体电解质,所述Na3PS4的晶格常数a为四方晶,所述Na3PS4的晶格常数c为6.948 Å以上且6.970 Å以下,所述Na3PS4的晶格常数c为7.087 Å以上且7.096 Å以下的硫化物系固体电解质。

【技术领域】

【0001】

本发明涉及基于硫化物的固体电解质和使用其的钠电池。

【背景技术】

【0002】

钠二次电池被期待作为以低环境负荷材料的钠为背景低成本的下一代电池。现在,作为大规模的电力贮藏用,在昼夜的负载均衡化等中使用的钠-硫电池( NaS电池)使用β -氧化铝结晶体作为固体电解质,但为了确保固体电解质的钠离子导电性,其工作温度被限定为300 ℃以上的高温。

【0003】

在这样的背景中,报道了通过使用具有常温下的导电率为10 – 4S / cm和高的Na3PS4的组成的硫化物系固体电解质,能够使至今为止只能在高温下工作的钠-硫电池在常温下工作(例如,参照非专利文献1 ) 。另外,提出了导电率为7 × 10 – 4S / cm这样的高的钠导电体(例如,参照专利文献1 ) 。

另外,还报道了同样作为电力贮藏用电池所期待的锂二次电池用固体电解质的导电率约为10 – 2S / cm和约一数量级(例如,参照非专利文献2 ) 。

【发明内容】

【发明所要解决的课题】

【0004】

本发明的目的在于提供一种能够得到与锂二次电池用固体电解质的导电率相同水平的高导电率的硫化物系固体电解质。

【用于解决课题的手段】

【0005】

作为用于解决上述课题的手段的本发明的硫化物系固体电解质是含有Na元素、P元素及S元素且具有Na3PS4的组成的硫化物系固体电解质,

Na3PS4具有正方晶的晶体结构,

上述Na3PS4的晶格常数a为以上且6.970以下,

上述Na3PS4的晶格常数c为7.087 ?以上7.096 ?以下。

【发明效果】

【0006】

发明效果根据本发明,能够提供能够得到与锂二次电池用固体电解质的导电率相同水平的高导电率的钠二次电池用的硫化物系固体电解质。

 

欲获得更多报告信息,请联络support@aipatent.com,或扫码联系我们。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注