(57)【要約】電池（１０００）は、正極（２０１）と、負極（２０２）と、電解質層（１００）と、を備え、電解質層（１００）は、第１電解質層（１０１）と第２電解質層（１０２）とを含む。第１電解質層（１０１）は、第１固体電解質材料を含み、第２電解質層（１０２）は、第１固体電解質材料とは異なる第２固体電解質材料を含む。第１固体電解質材料は、リチウムと、リチウム以外の金属元素および半金属元素からなる群より選択される少なくとも１種と、塩素および臭素からなる群より選択される少なくとも１種と、を含み、かつ、硫黄を含まない。
2019146217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、
負極と、
前記正極と前記負極との間に配置された電解質層と、
を備え、
前記電解質層は、第１電解質層と第２電解質層とを含み、
前記第１電解質層は、前記正極と前記第２電解質層との間に配置され、
前記第１電解質層は、第１固体電解質材料を含み、
前記第２電解質層は、前記第１固体電解質材料とは異なる材料である第２固体電解質材料を含み、
前記第１固体電解質材料は、
リチウムと、
リチウム以外の金属元素および半金属元素からなる群より選択される少なくとも１種と、
塩素および臭素からなる群より選択される少なくとも１種と、を含み、かつ、
硫黄を含まない、
電池。
【請求項２】
前記第１固体電解質材料は、組成式ＬｉαＭβＸγで表され、
ここで、αとβとγとは、いずれも０より大きい値であり、
Ｍは、Ｌｉ以外の金属元素及び半金属元素からなる群より選択される少なくとも１種であり、
Ｘは、Ｃｌ及びＢｒからなる群より選択される少なくとも１種である、
請求項１に記載の電池。
【請求項３】
２≦γ／α≦２．４を満たす、
請求項２に記載の電池。
【請求項４】
前記Ｍは、イットリウムを含む、
請求項２または３に記載の電池。
【請求項５】
２．５≦α≦３、
１≦β≦１．１、
γ＝６、
を満たす、
請求項４に記載の電池。
【請求項６】
前記第２固体電解質材料は、組成式Ｌｉα'Ｍ’β'Ｘ’γ'で表され、
ここで、α’とβ’とγ’とは、いずれも０より大きい値であり、
Ｍ’は、Ｌｉ以外の金属元素と半金属元素とからなる群より選択される少なくとも１種を含み、
Ｘ’は、ＣｌとＢｒとからなる群より選択される少なくとも１種と、Ｉと、を含む、
請求項１から５のいずれかに記載の電池。
【請求項７】
前記Ｍ’は、イットリウムを含む、
請求項６に記載の電池。
【請求項８】
２．７≦α’≦３、
１≦β’≦１．１、
γ’＝６、
を満たす、
請求項７に記載の電池。
【請求項９】
前記第２電解質層は、前記正極とは接触しない、
請求項６から８のいずれかに記載の電池。
【請求項１０】
前記正極は、前記第１固体電解質材料を含む、
請求項１から９のいずれかに記載の電池。
【請求項１１】
前記正極は、正極活物質を含み、
前記正極活物質は、ニッケル・コバルト・マンガン酸リチウムである、
請求項１から１０のいずれかに記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、インジウムを含むハロゲン化物を固体電解質として用いた全固体電池が開示されている。【０００３】
非特許文献１には、ハロゲン元素を構成元素に含む固体電解質の電位安定性に関する計算結果が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４４７３４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２０１６，２８，２６６−２７３．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術においては、電池の充放電効率のさらなる向上が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一様態における電池は、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に配置された電解質層と、を備え、前記電解質層は、第１電解質層と第２電解質層とを含み、前記第１電解質層は、前記正極と前記第２電解質層との間に配置され、前記第１電解質層は、第１固体電解質材料を含み、前記第２電解質層は、前記第１固体電解質材料とは異なる材料である第２固体電解質材料を含む。前記第１固体電解質材料は、リチウムと、リチウム以外の金属元素および半金属元素からなる群より選択される少なくとも１種と、塩素および臭素からなる群より選択される少なくとも１種と、を含み、かつ、硫黄を含まない。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、電池の充放電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１における電池１０００の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態が、図面を参照しながら説明される。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における電池１０００の概略構成を示す断面図である。
【００１２】
実施の形態１における電池１０００は、正極２０１と、負極２０２と、電解質層１００と、を備える。
【００１３】
電解質層１００は、正極２０１と負極２０２との間に設けられる。
【００１４】
電解質層１００は、第１電解質層１０１と第２電解質層１０２とを含む。
【００１５】
第１電解質層１０１は、正極２０１と第２電解質層１０２との間に設けられる。
【００１６】
第１電解質層１０１は、第１固体電解質材料を含む。
【００１７】
第２電解質層１０２は、第２固体電解質材料を含む。第２固体電解質材料は、第１固体電解質材料とは異なる材料である。
【００１８】
第１固体電解質材料は、下記の組成式（１）により表される。
ＬｉαＭβＸγ  ・・・式（１）
ここで、αとβとγとは、０より大きい値である。
また、Ｍは、Ｌｉ以外の金属元素と半金属元素とのうちの少なくとも１つを含む。
また、Ｘは、ＣｌとＢｒとのうちの少なくとも一方を含む。
【００１９】
以上の構成によれば、電池の充放電効率を向上させることができる。
【００２０】
また、ハロゲン化物固体電解質は、イオン導電率が高く、熱的安定性に優れ、硫化水素などの有害ガスを発生しない。第１電解質層１０１、第２電解質層１０２のいずれにもハロゲン化物固体電解質を用いることで、電池の出力特性、熱的安定性を向上し、硫化水素などの有害ガス発生を抑制できる。
【００２１】
また、Ｌｉ以外の金属元素と半金属元素とのうちの少なくとも１つを含むハロゲン化物固体電解質は、Ｌｉとハロゲン元素のみから構成されるＬｉＩなどのハロゲン化物固体電解質と比較し、イオン導電率が高い。そのため、Ｌｉ以外の金属元素と半金属元素とのうちの少なくとも１つを含むハロゲン化物固体電解質を電池に用いた場合、電池の出力特性を向上することができる。
【００２２】
なお、「半金属元素」とは、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅである。
【００２３】
また、「金属元素」とは、水素を除く周期表１族から１２族中に含まれるすべての元素、及び、前記の半金属とＣ、Ｎ、Ｐ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅを除く全ての１３族から１６族中に含まれる元素である。すなわち、ハロゲン化合物と無機化合物を形成した際に、カチオンとなりうる元素群である。
【００２４】
なお、組成式（１）においては、Ｍは、Ｙ（＝イットリウム）を含んでもよい。
【００２５】
すなわち、第１固体電解質材料は、金属元素としてＹを含んでもよい。
【００２６】
以上の構成によれば、第１固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００２７】
Ｙを含む第１固体電解質材料として、例えば、ＬｉaＭｅbＹcＸ6（ａ＋ｍｂ＋３ｃ＝６、かつ、ｃ＞０を満たす）（Ｍｅ：Ｌｉ、Ｙ以外の金属元素と半金属元素の少なくとも１つ）（ｍ：Ｍｅの価数）の組成式で表される化合物であってもよい。
【００２８】
Ｍｅとして、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂのいずれか、もしくはこれらの混合物を用いてもよい。
【００２９】
以上の構成によれば、第１固体電解質材料のイオン導電率をより向上することができる。
【００３０】
なお、組成式（１）においては、
２≦γ／α≦２．４
が満たされてもよく、
２．５≦α≦３、
１≦β≦１．１、
γ＝６、
が満たされてもよい。
【００３１】
以上の構成によれば、第１固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００３２】
なお、第１固体電解質材料は、下記の組成式（Ａ１）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ6-3dＹdＸ6  ・・・式（Ａ１）
ここで、組成式（Ａ１）においては、Ｘは、ＣｌとＢｒとのうちの少なくとも１つである。
【００３３】
また、組成式（Ａ１）においては、０＜ｄ＜２、を満たす。
【００３４】
以上の構成によれば、第１固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００３５】
なお、第１固体電解質材料は、下記の組成式（Ａ２）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ3ＹＸ6  ・・・式（Ａ２）
ここで、組成式（Ａ２）においては、Ｘは、ＣｌとＢｒとのうちの少なくとも１つである。
【００３６】
以上の構成によれば、第１固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００３７】
なお、第１固体電解質材料は、下記の組成式（Ａ３）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ3-3δＹ1+δＣｌ6  ・・・式（Ａ３）
ここで、組成式（Ａ３）においては、０＜δ≦０．１５、が満たされる。
【００３８】
以上の構成によれば、第１固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００３９】
なお、第１固体電解質材料は、下記の組成式（Ａ４）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ3-3δＹ1+δＢｒ6  ・・・式（Ａ４）
ここで、組成式（Ａ４）においては、０＜δ≦０．２５、が満たされる。
【００４０】
以上の構成によれば、第１固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００４１】
なお、第１固体電解質材料は、下記の組成式（Ａ５）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ3-3δ+aＹ1+δ-aＭｅaＣｌ6-xＢｒx  ・・・式（Ａ５）
ここで、組成式（Ａ５）においては、Ｍｅは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【００４２】
また、組成式（Ａ５）においては、
−１＜δ＜２、
０＜ａ＜３、
０＜（３−３δ＋ａ）、
０＜（１＋δ−ａ）、
０≦ｘ≦６、
が満たされる。
【００４３】
以上の構成によれば、第１固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００４４】
なお、第１固体電解質材料は、下記の組成式（Ａ６）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ3-3δＹ1+δ-aＭｅaＣｌ6-xＢｒx  ・・・式（Ａ６）
ここで、組成式（Ａ６）においては、Ｍｅは、Ａｌ、Ｓｃ、Ｇａ、Ｂｉからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【００４５】
また、組成式（Ａ６）においては、
−１＜δ＜１、
０＜ａ＜２、
０＜（１＋δ−ａ）、
０≦ｘ≦６、
が満たされる。
【００４６】
以上の構成によれば、第１固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００４７】
なお、第１固体電解質材料は、下記の組成式（Ａ７）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ3-3δ-aＹ1+δ-aＭｅaＣｌ6-xＢｒx  ・・・式（Ａ７）
ここで、組成式（Ａ７）においては、Ｍｅは、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【００４８】
また、組成式（Ａ７）においては、
−１＜δ＜１、
０＜ａ＜１．５、
０＜（３−３δ−ａ）、
０＜（１＋δ−ａ）、
０≦ｘ≦６、
が満たされる。
【００４９】
以上の構成によれば、第１固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００５０】
なお、第１固体電解質材料は、下記の組成式（Ａ８）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ3-3δ-2aＹ1+δ-aＭｅaＣｌ6-xＢｒx  ・・・式（Ａ８）
ここで、組成式（Ａ８）においては、Ｍｅは、Ｔａ、Ｎｂからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【００５１】
また、組成式（Ａ８）においては、
−１＜δ＜１、
０＜ａ＜１．２、
０＜（３−３δ−２ａ）、
０＜（１＋δ−ａ）、
０≦ｘ≦６、
が満たされる。
【００５２】
以上の構成によれば、第１固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００５３】
なお、第１固体電解質材料として、例えば、Ｌｉ3ＹＸ6、Ｌｉ2ＭｇＸ4、Ｌｉ2ＦｅＸ4、Ｌｉ（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｘ4、Ｌｉ3（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｘ6、など（Ｘ：Ｃｌ、Ｂｒ）、が用いられうる。
【００５４】
なお、第２固体電解質材料は、下記の組成式（２）により表される材料であってもよい。
Ｌｉα'Ｍ’β'Ｘ’γ'  ・・・式（２）
ここで、α’とβ’とγ’とは、０より大きい値である。
また、Ｍ’は、Ｌｉ以外の金属元素と半金属元素とのうちの少なくとも１つを含む。
また、Ｘ’は、ＣｌとＢｒとのうちの少なくとも一方と、Ｉと、を含む。
【００５５】
以上の構成によれば、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００５６】
特許文献１では、インジウムを含む化合物からなる固体電解質を含む全固体二次電池において、正極活物質の対Ｌｉ電位が平均で３．９Ｖ以下であることが好ましく、これにより固体電解質の酸化分解による分解生成物からなる皮膜が良好に形成され、良好な充放電特性が得られると言及されている。また、対Ｌｉ電位が平均で３．９Ｖ以下の正極活物質として、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2などの一般的な層状遷移金属酸化物正極が開示されている。
【００５７】
一方、本発明者らが鋭意検討した結果、正極材料にＩを含むハロゲン化物固体電解質（すなわち、第２固体電解質材料）を用いた電池では、対Ｌｉ電位が平均で３．９Ｖ以下の正極活物質を用いた場合であっても、充電中にハロゲン化物固体電解質が酸化分解し、それに伴い電池の充放電効率が低下する課題が存在し、その原因がハロゲン化物固体電解質に含まれるＩの酸化反応にあることを見出した。具体的には、正極材料中の正極活物質からリチウムと電子が引き抜かれる通常の充電反応に加え、正極活物質と接するＩを含むハロゲン化物固体電解質からも電子が引き抜かれる副反応が生じ、副反応に電荷が消費されるため、充放電効率が低下すると考えられる。また、Ｉを含むハロゲン化物固体電解質の酸化反応に伴い、正極活物質とハロゲン化物固体電解質の間に、リチウムイオン伝導性に乏しい酸化分解層が形成され、正極の電極反応において大きな界面抵抗として機能すると考えられる。この課題を解消するためには、Ｉを含むハロゲン化物固体電解質への電子授受を抑制し、酸化分解層形成を抑制する必要がある。
【００５８】
非特許文献１では、酸化物固体電解質、硫化物固体電解質、ハロゲン化物固体電解質など、様々な固体電解質の電位安定性に関する計算結果が示されている。ハロゲン化物固体電解質に関しては、構成するアニオン種によって電位安定性が異なることが示されている。例えば、Ｂｒを含むハロゲン化物固体電解質は、４．０Ｖｖｓ．Ｌｉ以下の電位安定性を有することが示されている。
【００５９】
一方、本発明者らが鋭意検討した結果、計算から導き出される電位安定性の上限が４．０Ｖｖｓ．Ｌｉを下回る固体電解質であっても、それらを正極材料に用いた場合、安定した充放電特性を示すものが存在することを明らかにした。例えば、電位安定性の上限が４．０Ｖｖｓ．Ｌｉ以下とされるＢｒを含むハロゲン化物固体電解質を正極材料に用いた場合、４．０Ｖｖｓ．Ｌｉ以上の電圧で充電した場合でも良好な充放電特性を示す一方で、Ｉを含むハロゲン化物固体電解質を正極材料に用いた場合、著しく充放電が低下することを明らかにした。そのメカニズムの詳細は明らかでないが、Ｂｒを含むハロゲン化物固体電解質を正極材料に用いた場合、正極活物質と当該固体電解質が接するごく近傍においては充電中に固体電解質が酸化されるが、酸化生成物の電子伝導性が極めて低いため、固体電解質内部へと反応が継続して進行しない一方、Ｉを含むハロゲン化物固体電解質を正極材料に用いた場合、固体電解質の酸化生成物が電子伝導性を有するため、正極活物質と当該固体電解質が接する近傍のみで反応が留まらず、固体電解質内部へと反応が継続して進行し、固体電解質の酸化反応に多くの充電電荷が消費される結果、電池の充放電効率が低下すると考えられる。以上の通り、固体電解質を正極材料に用いた際の電池動作に関しては、非特許文献１にて開示される計算結果からのみでは、推測することができない。
【００６０】
Ｉを含むハロゲン化物固体電解質は酸化安定性に乏しいため、正極２０１とＩを含むハロゲン化物固体電解質とが接触する電池においては、充電時に継続的に酸化分解を示す。
【００６１】
一方、Ｉを含まないハロゲン化物固体電解質（すなわち、第１固体電解質材料）は、酸化安定性に優れ、正極２０１とＩを含まないハロゲン化物固体電解質とが接触する電池において、酸化分解を示さない、もしくは酸化分解した場合でも反応が継続しない。
【００６２】
また、Ｉを含むハロゲン化物固体電解質は、Ｉを含まないハロゲン化物固体電解質よりもイオン導電率に優れる。そのため、以上の構成によれば、電解質層にＩを含まないハロゲン化物固体電解質のみを用いた場合と比較し、電池の出力特性を向上することができる。
【００６３】
なお、組成式（２）においては、Ｍ’は、Ｙ（＝イットリウム）を含んでもよい。
【００６４】
すなわち、第２固体電解質材料は、金属元素としてＹを含んでもよい。
【００６５】
以上の構成によれば、第２固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００６６】
Ｙを含む第２固体電解質材料として、例えば、ＬｉaＭｅ’bＹcＸ’6（ａ＋ｍｂ＋３ｃ＝６、かつ、ｃ＞０を満たす）（Ｍｅ’：Ｌｉ、Ｙ以外の金属元素と半金属元素の少なくとも１つ）（ｍ：Ｍｅ’の価数）の組成式で表される化合物であってもよい。
【００６７】
Ｍｅ’として、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂのいずれか、もしくはこれらの混合物を用いてもよい。
【００６８】
以上の構成によれば、第２固体電解質材料のイオン導電率をより向上することができる。
【００６９】
なお、組成式（２）においては、
２．７≦α’≦３、
１≦β’≦１．１、
γ’＝６、
が満たされてもよい。
【００７０】
以上の構成によれば、第２固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００７１】
なお、第２固体電解質材料は、下記の組成式（Ｂ１）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ6-3dＹdＸ6  ・・・式（Ｂ１）
ここで、組成式（Ｂ１）においては、Ｘは、ＣｌとＢｒとのうちの少なくとも一方と、Ｉと、を含む。
【００７２】
また、組成式（Ｂ１）においては、０＜ｄ＜２、を満たす。
【００７３】
以上の構成によれば、第２固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００７４】
なお、第２固体電解質材料は、下記の組成式（Ｂ２）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ3ＹＸ6  ・・・式（Ｂ２）
ここで、組成式（Ｂ２）においては、Ｘは、ＣｌとＢｒとのうちの少なくとも一方と、Ｉと、を含む。
【００７５】
以上の構成によれば、第２固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００７６】
なお、第２固体電解質材料は、下記の組成式（Ｂ３）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ3-3δ+aＹ1+δ-aＭｅaＣｌ6-x-yＢｒxＩy  ・・・式（Ｂ３）
ここで、組成式（Ｂ３）においては、Ｍｅは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【００７７】
また、組成式（Ｂ３）においては、
−１＜δ＜２、
０＜ａ＜３、
０＜（３−３δ＋ａ）、
０＜（１＋δ−ａ）、
０≦ｘ＜６、
０＜ｙ≦６、
（ｘ＋ｙ）＜６、
が満たされる。
【００７８】
以上の構成によれば、第２固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００７９】
なお、第２固体電解質材料は、下記の組成式（Ｂ４）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ3-3δＹ1+δ-aＭｅaＣｌ6-x-yＢｒxＩy  ・・・式（Ｂ４）
ここで、組成式（Ｂ４）においては、Ｍｅは、Ａｌ、Ｓｃ、Ｇａ、Ｂｉからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【００８０】
また、組成式（Ｂ４）においては、
−１＜δ＜１、
０＜ａ＜２、
０＜（１＋δ−ａ）、
０≦ｘ＜６、
０＜ｙ≦６、
（ｘ＋ｙ）＜６、
が満たされる。
【００８１】
以上の構成によれば、第２固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００８２】
なお、第２固体電解質材料は、下記の組成式（Ｂ５）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ3-3δ-aＹ1+δ-aＭｅaＣｌ6-x-yＢｒxＩy  ・・・式（Ｂ５）
ここで、組成式（Ｂ５）においては、Ｍｅは、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【００８３】
また、組成式（Ｂ５）においては、
−１＜δ＜１、
０＜ａ＜１．５、
０＜（３−３δ−ａ）、
０＜（１＋δ−ａ）、
０≦ｘ＜６、
０＜ｙ≦６、
（ｘ＋ｙ）＜６、
が満たされる。
【００８４】
以上の構成によれば、第２固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００８５】
なお、第２固体電解質材料は、下記の組成式（Ｂ６）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ3-3δ-2aＹ1+δ-aＭｅaＣｌ6-x-yＢｒxＩy  ・・・式（Ｂ６）
ここで、組成式（Ｂ６）においては、Ｍｅは、Ｔａ、Ｎｂからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【００８６】
また、組成式（Ｂ６）においては、
−１＜δ＜１、
０＜ａ＜１．２、
０＜（３−３δ−２ａ）、
０＜（１＋δ−ａ）、
０≦ｘ＜６、
０＜ｙ≦６、
（ｘ＋ｙ）＜６、
が満たされる。
【００８７】
以上の構成によれば、第２固体電解質材料のイオン導電率を、より向上することができる。これにより、電池の充放電効率を、より向上させることができる。
【００８８】
なお、第２固体電解質材料として、例えば、Ｌｉ3ＹＸ6、Ｌｉ2ＭｇＸ4、Ｌｉ2ＦｅＸ4、Ｌｉ（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｘ4、Ｌｉ3（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｘ6、など（Ｘ：ＣｌとＢｒとのうちの少なくとも一方と、Ｉと、を含む）、が用いられうる。
【００８９】
なお、第２電解質層１０２は、第２固体電解質材料を、主成分として、含んでもよい。すなわち、第２電解質層１０２は、第２固体電解質材料を、例えば、第２電解質層１０２の全体に対する重量割合で５０％以上（５０重量％以上）、含んでもよい。
【００９０】
以上の構成によれば、電池の充放電特性を、より向上させることができる。
【００９１】
なお、第２電解質層１０２は、第２固体電解質材料を、例えば、第２電解質層１０２の全体に対する重量割合で７０％以上（７０重量％以上）、含んでもよい。
【００９２】
以上の構成によれば、電池の充放電特性を、より向上させることができる。
【００９３】
なお、第２電解質層１０２は、第２固体電解質材料を主成分として含みながら、さらに、不可避的な不純物、または、第２固体電解質材料を合成する際に用いられる出発原料および副生成物および分解生成物など、を含んでいてもよい。
【００９４】
なお、第２電解質層１０２は、第２固体電解質材料を、例えば、混入が不可避的な不純物を除いて、第２電解質層１０２の全体に対する重量割合で１００％（１００重量％）、含んでもよい。
【００９５】
以上の構成によれば、電池の充放電特性を、より向上させることができる。
【００９６】
なお、第２電解質層１０２は、第２固体電解質材料のみから構成されていてもよい。
【００９７】
なお、第２電解質層１０２は、正極２０１とは接触せずに位置してもよい。
【００９８】
すなわち、本開示の構成では、正極２０１と、Ｉを含むハロゲン化物固体電解質を含む第２電解質層１０２とが、Ｉを含まないハロゲン化物固体電解質を含む第１電解質層１０１に隔てられて、直接、接しなくてもよい。
【００９９】
以上の構成によれば、Ｉを含むハロゲン化物固体電解質の酸化を抑制し、電池の充放電効率を向上することができる。
【０１００】
正極２０１は、正極活物質と、電解質材料とを、含む。
【０１０１】
正極活物質は、金属イオン（例えば、リチウムイオン）を吸蔵・放出する特性を有する材料を含む。正極活物質として、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物（例えば、Ｌｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ2、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ2、ＬｉＣｏＯ2、など）、遷移金属フッ化物、ポリアニオンおよびフッ素化ポリアニオン材料、および、遷移金属硫化物、遷移金属オキシ硫化物、遷移金属オキシ窒化物、など、が用いられうる。特に、正極活物質として、リチウム含有遷移金属酸化物を用いた場合には、製造コストを安くでき、平均放電電圧を高めることができる。
【０１０２】
なお、実施の形態１においては、正極活物質は、ニッケル・コバルト・マンガン酸リチウムであってもよい。例えば、正極活物質は、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ2であってもよい。以上の構成によれば、電池のエネルギー密度を、より高めることができる。
【０１０３】
正極２０１に含まれる電解質材料は、例えば、固体電解質である。固体電解質として、例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、高分子固体電解質、錯体水素化物固体電解質、ハロゲン化物固体電解質（例えば、第１固体電解質材料）など、が用いられうる。
【０１０４】
硫化物固体電解質としては、Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5、Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2、Ｌｉ2Ｓ−Ｂ2Ｓ3、Ｌｉ2Ｓ−ＧｅＳ2、Ｌｉ3.25Ｇｅ0.25Ｐ0.75Ｓ4、Ｌｉ10ＧｅＰ2Ｓ12、など、が用いられうる。また、これらに、ＬｉＸ（Ｘ：Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、Ｌｉ2Ｏ、ＭＯq、ＬｉpＭＯq（Ｍ：Ｐ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｆｅ、Ｚｎのいずれか）（ｐ、ｑ：自然数）などが、添加されてもよい。
【０１０５】
酸化物固体電解質としては、例えば、ＬｉＴｉ2（ＰＯ4）3およびその元素置換体を代表とするＮＡＳＩＣＯＮ型固体電解質、（ＬａＬｉ）ＴｉＯ3系のペロブスカイト型固体電解質、Ｌｉ14ＺｎＧｅ4Ｏ16、Ｌｉ4ＳｉＯ4、ＬｉＧｅＯ4およびその元素置換体を代表とするＬＩＳＩＣＯＮ型固体電解質、Ｌｉ7Ｌａ3Ｚｒ2Ｏ12およびその元素置換体を代表とするガーネット型固体電解質、Ｌｉ3ＮおよびそのＨ置換体、Ｌｉ3ＰＯ4およびそのＮ置換体、ＬｉＢＯ2、Ｌｉ3ＢＯ3などのＬｉ−Ｂ−Ｏ化合物をベースとして、Ｌｉ2ＳＯ4、Ｌｉ2ＣＯ3などが添加されたガラス、ガラスセラミックスなど、が用いられうる。
【０１０６】
高分子固体電解質としては、例えば、高分子化合物と、リチウム塩との化合物が用いられうる。高分子化合物はエチレンオキシド構造を有していてもよい。エチレンオキシド構造を有することで、リチウム塩を多く含有することができ、イオン導電率をより高めることができる。リチウム塩としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳＯ3ＣＦ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）（ＳＯ2Ｃ4Ｆ9）、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、など、が使用されうる。リチウム塩として、これらから選択される１種のリチウム塩が、単独で、使用されうる。もしくは、リチウム塩として、これらから選択される２種以上のリチウム塩の混合物が、使用されうる。
【０１０７】
錯体水素化物固体電解質としては、例えば、ＬｉＢＨ4−ＬｉＩ、ＬｉＢＨ4−Ｐ2Ｓ5など、が用いられうる。
【０１０８】
なお、正極２０１は、第１固体電解質材料を含んでもよい。すなわち、正極２０１に含まれる固体電解質として、第１固体電解質材料を用いてもよい。
【０１０９】
第１固体電解質材料を用いた場合、酸化安定性に優れるため、電池の充放電効率をより向上することができる。また、電池の熱的安定性を向上し、硫化水素などの有害ガスの発生を抑制することができる。
【０１１０】
正極２０１に含まれる電解質材料の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、針状、球状、楕円球状、など、であってもよい。例えば、電解質材料の形状は、粒子であってもよい。
【０１１１】
例えば、実施の形態１における電解質材料の形状が粒子状（例えば、球状）の場合、メジアン径は、１００μｍ以下であってもよい。
【０１１２】
メジアン径が１００μｍより大きいと、正極活物質と電解質材料とが、正極２０１において良好な分散状態を形成できない可能性が生じる。このため、充放電特性が低下する。
【０１１３】
また、実施の形態１においては、電解質材料のメジアン径は１０μｍ以下であってもよい。
【０１１４】
以上の構成によれば、正極２０１において、正極活物質と電解質材料とが、良好な分散状態を形成できる。
【０１１５】
また、実施の形態１においては、電解質材料は、正極活物質のメジアン径より小さくてもよい。
【０１１６】
以上の構成によれば、電極において電解質材料と正極活物質とが、より良好な分散状態を形成できる。
【０１１７】
正極活物質のメジアン径は、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下であってもよい。
【０１１８】
正極活物質のメジアン径が０．１μｍより小さいと、正極２０１において、正極活物質と電解質材料とが、正極材料において良好な分散状態を形成できない可能性が生じる。この結果、電池の充放電特性が低下する。
【０１１９】
また、正極活物質のメジアン径が１００μｍより大きいと、正極活物質内のリチウム拡散が遅くなる。このため、電池の高出力での動作が困難となる場合がある。
【０１２０】
正極活物質のメジアン径は、電解質材料のメジアン径よりも、大きくてもよい。これにより、正極活物質と電解質材料とが、良好な分散状態を形成できる。
【０１２１】
正極２０１に含まれる、正極活物質と電解質材料の体積比率「ｖ：１００−ｖ」について、３０≦ｖ≦９５が満たされてもよい。ｖ＜３０では、十分な電池のエネルギー密度確保が困難となる可能性がある。また、ｖ＞９５では、高出力での動作が困難となる可能性がある。
【０１２２】
正極２０１の厚みは、１０μｍ以上かつ５００μｍ以下であってもよい。なお、正極２０１の厚みが１０μｍより薄い場合には、十分な電池のエネルギー密度の確保が困難となる可能性がある。なお、正極２０１の厚みが５００μｍより厚い場合には、高出力での動作が困難となる可能性がある。
【０１２３】
第１電解質層１０１、第２電解質層１０２の厚みは、１μｍ以上かつ３００μｍ以下であってもよい。厚みが１μｍより薄い場合には、正極２０１と負極２０２とが短絡し、正極２０１と第２電解質層１０２とが直接接触する可能性が高まる。また、厚みが３００μｍより厚い場合には、高出力での動作が困難となる可能性がある。
【０１２４】
負極２０２は、金属イオン（例えば、リチウムイオン）を吸蔵・放出する特性を有する材料を含む。負極２０２は、例えば、負極活物質を含む。
【０１２５】
負極活物質には、金属材料、炭素材料、酸化物、窒化物、錫化合物、珪素化合物、など、が使用されうる。金属材料は、単体の金属であってもよい。もしくは、金属材料は、合金であってもよい。金属材料の例として、リチウム金属、リチウム合金、など、が挙げられる。炭素材料の例として、天然黒鉛、コークス、黒鉛化途上炭素、炭素繊維、球状炭素、人造黒鉛、非晶質炭素、など、が挙げられる。容量密度の観点から、珪素（Ｓｉ）、錫（Ｓｎ）、珪素化合物、錫化合物、を好適に使用できる。
【０１２６】
負極２０２は、電解質材料を含んでもよい。以上の構成によれば、負極２０２内部のリチウムイオン伝導性を高め、高出力での動作が可能となる。負極２０２に含まれる電解質材料は、例えば、固体電解質である。固体電解質材料としては、正極２０１の例示として挙げる材料を用いてもよい。
【０１２７】
負極活物質粒子のメジアン径は、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下であってもよい。負極活物質粒子のメジアン径が０．１μｍより小さいと、負極において、負極活物質粒子と電解質材料とが、良好な分散状態を形成できない可能性が生じる。これにより、電池の充放電特性が低下する。また、負極活物質粒子のメジアン径が１００μｍより大きいと、負極活物質粒子内のリチウム拡散が遅くなる。このため、電池の高出力での動作が困難となる場合がある。
【０１２８】
負極活物質粒子のメジアン径は、電解質材料のメジアン径よりも、大きくてもよい。これにより、負極活物質粒子と電解質材料との良好な分散状態を形成できる。
【０１２９】
負極２０２に含まれる、負極活物質粒子と電解質材料の体積比率「ｖ：１００−ｖ」について、３０≦ｖ≦９５が満たされてもよい。ｖ＜３０では、十分な電池のエネルギー密度確保が困難となる可能性がある。また、ｖ＞９５では、高出力での動作が困難となる可能性がある。
【０１３０】
負極２０２の厚みは、１０μｍ以上かつ５００μｍ以下であってもよい。負極の厚みが１０μｍより薄い場合には、十分な電池のエネルギー密度の確保が困難となる可能性がある。また、負極の厚みが５００μｍより厚い場合には、高出力での動作が困難となる可能性がある。
【０１３１】
正極活物質粒子、負極活物質粒子は、界面抵抗を低減する目的で、被覆材料により被覆されていてもよい。
【０１３２】
被覆材料としては、例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、ハロゲン化物固体電解質、高分子固体電解質、錯体水素化物固体電解質などが用いられうる。
【０１３３】
被覆材料は、酸化物固体電解質であってもよい。
【０１３４】
酸化物固体電解質は、高電位安定性が高い。このため、酸化物固体電解質を用いることで、充放電効率をより向上することができる。
【０１３５】
被覆材料として用いられうる酸化物固体電解質としては、例えば、ＬｉＮｂＯ3などのＬｉ−Ｎｂ−Ｏ化合物、ＬｉＢＯ2、Ｌｉ3ＢＯ3などのＬｉ−Ｂ−Ｏ化合物、ＬｉＡｌＯ2などのＬｉ−Ａｌ−Ｏ化合物、Ｌｉ4ＳｉＯ4などのＬｉ−Ｓｉ−Ｏ化合物、Ｌｉ2ＳＯ4、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12などのＬｉ−Ｔｉ−Ｏ化合物、Ｌｉ2ＺｒＯ3などのＬｉ−Ｚｒ−Ｏ化合物、Ｌｉ2ＭｏＯ3などのＬｉ−Ｍｏ−Ｏ化合物、ＬｉＶ2Ｏ5などのＬｉ−Ｖ−Ｏ化合物、Ｌｉ2ＷＯ4などのＬｉ−Ｗ−Ｏ化合物などが用いられうる。
【０１３６】
第１電解質層１０１と第２電解質層１０２とのうちの少なくとも１つには、リチウムイオンの授受を容易にし、電池の出力特性を向上する目的で、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、高分子固体電解質、錯体水素化物固体電解質が含まれてもよい。硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、高分子固体電解質、錯体水素化物固体電解質としては、正極２０１の電解質材料の例示として挙げる材料を用いてもよい。
【０１３７】
正極２０１と第１電解質層１０１と第２電解質層１０２と負極２０２とのうちの少なくとも１つには、リチウムイオンの授受を容易にし、電池の出力特性を向上する目的で、非水電解質液、ゲル電解質、イオン液体が含まれてもよい。
【０１３８】
非水電解液は、非水溶媒と、非水溶媒に溶けたリチウム塩と、を含む。非水溶媒としては、環状炭酸エステル溶媒、鎖状炭酸エステル溶媒、環状エーテル溶媒、鎖状エーテル溶媒、環状エステル溶媒、鎖状エステル溶媒、フッ素溶媒、など、が使用されうる。環状炭酸エステル溶媒の例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、など、が挙げられる。鎖状炭酸エステル溶媒の例としては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、など、が挙げられる。環状エーテル溶媒の例としては、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，３−ジオキソラン、など、が挙げられる。鎖状エーテル溶媒としては、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、など、が挙げられる。環状エステル溶媒の例としては、γ−ブチロラクトン、など、が挙げられる。鎖状エステル溶媒の例としては、酢酸メチル、など、が挙げられる。フッ素溶媒の例としては、フルオロエチレンカーボネート、フルオロプロピオン酸メチル、フルオロベンゼン、フルオロエチルメチルカーボネート、フルオロジメチレンカーボネート、など、が挙げられる。非水溶媒として、これらから選択される１種の非水溶媒が、単独で、使用されうる。もしくは、非水溶媒として、これらから選択される２種以上の非水溶媒の組み合わせが、使用されうる。非水電解液には、フルオロエチレンカーボネート、フルオロプロピオン酸メチル、フルオロベンゼン、フルオロエチルメチルカーボネート、フルオロジメチレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも１種のフッ素溶媒が含まれていてもよい。リチウム塩としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳＯ3ＣＦ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）（ＳＯ2Ｃ4Ｆ9）、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、など、が使用されうる。リチウム塩として、これらから選択される１種のリチウム塩が、単独で、使用されうる。もしくは、リチウム塩として、これらから選択される２種以上のリチウム塩の混合物が、使用されうる。リチウム塩の濃度は、例えば、０．５〜２ｍｏｌ／リットルの範囲にある。
【０１３９】
ゲル電解質は、ポリマー材料に非水電解液を含ませたものを用いることができる。ポリマー材料として、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、エチレンオキシド結合を有するポリマー、など、が用いられてもよい。
【０１４０】
イオン液体を構成するカチオンは、テトラアルキルアンモニウム、テトラアルキルホスホニウムなどの脂肪族鎖状４級塩類、ピロリジニウム類、モルホリニウム類、イミダゾリニウム類、テトラヒドロピリミジニウム類、ピペラジニウム類、ピペリジニウム類などの脂肪族環状アンモニウム、ピリジニウム類、イミダゾリウム類などの含窒ヘテロ環芳香族カチオンなどであってもよい。イオン液体を構成するアニオンは、ＰＦ6-、ＢＦ4-、ＳｂＦ6-、ＡｓＦ6-、ＳＯ3ＣＦ3-、Ｎ（ＳＯ2ＣＦ3）2-、Ｎ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2-、Ｎ（ＳＯ2ＣＦ3）（ＳＯ2Ｃ4Ｆ9）-、Ｃ（ＳＯ2ＣＦ3）3-などであってもよい。また、イオン液体はリチウム塩を含有してもよい。
【０１４１】
正極２０１と第１電解質層１０１と第２電解質層１０２と負極２０２とのうちの少なくとも１つには、粒子同士の密着性を向上する目的で、結着剤が含まれてもよい。結着剤は、電極を構成する材料の結着性を向上するために、用いられる。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチルエステル、ポリアクリル酸エチルエステル、ポリアクリル酸ヘキシルエステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル、ポリメタクリル酸エチルエステル、ポリメタクリル酸ヘキシルエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルサルフォン、ヘキサフルオロポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、など、が挙げられる。また、結着剤としては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、エチレン、プロピレン、ペンタフルオロプロピレン、フルオロメチルビニルエーテル、アクリル酸、ヘキサジエンより選択された２種以上の材料の共重合体が用いられうる。また、これらのうちから選択された２種以上が混合されて、結着剤として用いられてもよい。
【０１４２】
正極２０１と負極２０２との少なくとも１つは、電子導電性を高める目的で、導電助剤を含んでもよい。導電助剤としては、例えば、天然黒鉛または人造黒鉛のグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック類、炭素繊維または金属繊維などの導電性繊維類、フッ化カーボン、アルミニウムなどの金属粉末類、酸化亜鉛またはチタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー類、酸化チタンなどの導電性金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子化合物、など、が用いられうる。炭素導電助剤を用いた場合、低コスト化を図ることができる。
【０１４３】
なお、実施の形態１における電池は、コイン型、円筒型、角型、シート型、ボタン型、扁平型、積層型、など、種々の形状の電池として、構成されうる。
【０１４４】
＜第１固体電解質材料と第２固体電解質材料の製造方法＞
実施の形態１における第１固体電解質材料と第２固体電解質材料は、例えば、下記の方法により、製造されうる。
【０１４５】
目的とする組成の配合比となるような二元系ハロゲン化物の原料粉を用意する。例えば、Ｌｉ3ＹＣｌ6を作製する場合には、ＬｉＣｌとＹＣｌ3を、３：１のモル比で用意する。
【０１４６】
このとき、原料粉の種類を選択することで、上述の組成式における「Ｍ」と「Ｍｅ」と「Ｘ」とを決定することができる。また、原料と配合比と合成プロセスを調整することで、上述の値「α」と「β」と「γ」と「ｄ」と「δ」と「ａ」と「ｘ」と「ｙ」とを調整できる。
【０１４７】
原料粉をよく混合した後、メカノケミカルミリングの方法を用いて原料粉同士を混合・粉砕・反応させる。もしくは、原料粉をよく混合した後、真空中で焼結してもよい。
【０１４８】
これにより、前述したような結晶相を含む固体電解質材料が得られる。
【０１４９】
なお、固体電解質材料における結晶相の構成（結晶構造）は、原料粉どうしの反応方法および反応条件の調整により、決定することができる。
【実施例】
【０１５０】
以下、実施例および比較例を用いて、本開示の詳細が説明される。【０１５１】
≪実施例１≫
［第１固体電解質材料の作製］
露点−６０℃以下のアルゴングローブボックス内で、原料粉ＬｉＣｌとＹＣｌ3とを、モル比でＬｉＣｌ：ＹＣｌ3＝２．７：１．１となるように、秤量した。その後、遊星型ボールミル（フリッチュ社製、Ｐ−５型）を用い、２５時間、６００ｒｐｍでミリング処理することで、第１固体電解質材料Ｌｉ2.7Ｙ1.1Ｃｌ6の粉末を得た。【０１５２】
［第２固体電解質材料の作製］
露点−６０℃以下のアルゴングローブボックス内で、原料粉ＬｉＢｒとＬｉＣｌとＬｉＩとＹＣｌ3とＹＢｒ3とを、モル比でＬｉＢｒ：ＬｉＣｌ：ＬｉＩ：ＹＣｌ3：ＹＢｒ3＝１：１：４：１：１となるように、秤量した。その後、遊星型ボールミル（フリッチュ社製、Ｐ−７型）を用い、２５時間、６００ｒｐｍでミリング処理することで、第２固体電解質材料Ｌｉ3ＹＢｒ2Ｃｌ2Ｉ2の粉末を得た。【０１５３】
［正極材料の作製］
アルゴングローブボックス内で、Ｌｉ2.7Ｙ1.1Ｃｌ6、正極活物質Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ2（以下、ＮＣＭと表記する）を、３０：７０の重量比率で秤量した。これらをメノウ乳鉢で混合することで、実施例１の正極材料を作製した。【０１５４】
［二次電池の作製］
上述の実施例１の正極材料、および第１電解質層に用いる第１固体電解質材料としてＬｉ2.7Ｙ1.1Ｃｌ6、第２電解質層に用いる第２固体電解質材料としてＬｉ3ＹＢｒ2Ｃｌ2Ｉ2をそれぞれ用いて、下記の工程を実施した。【０１５５】
まず、絶縁性外筒の中で、正極材料を１０ｍｇ、第１固体電解質材料Ｌｉ2.7Ｙ1.1Ｃｌ6を８０ｍｇ、第２固体電解質材料Ｌｉ3ＹＢｒ2Ｃｌ2Ｉ2を８０ｍｇの順に積層した。これを３６０ＭＰａの圧力で加圧成型することで、正極と固体電解質層を得た。【０１５６】
次に、正極側に、アルミニウム粉末を２０ｍｇ積層した。これを３６０ＭＰａの圧力で加圧成型することで、正極側に集電体を形成した。【０１５７】
次に、固体電解質層の正極と接する側とは反対側に、金属Ｉｎ（厚さ２００μｍ）、金属Ｌｉ（厚さ３００μｍ）、金属Ｉｎ（厚さ２００μｍ）の順に積層した。これを８０ＭＰａの圧力で加圧成型することで、正極、固体電解質層、負極からなる積層体を作製した。【０１５８】
次に、積層体の上下にステンレス鋼集電体を配置し、集電体に集電リードを付設した。【０１５９】
最後に、絶縁性フェルールを用いて、絶縁性外筒内部を外気雰囲気から遮断・密閉することで、電池を作製した。【０１６０】
以上により、実施例１の電池を作製した。【０１６１】
≪実施例２≫
［第１固体電解質材料の作製］
露点−６０℃以下のアルゴングローブボックス内で、原料粉ＬｉＢｒとＹＢｒ3とを、モル比でＬｉＢｒ：ＹＢｒ3＝３：１となるように、秤量した。その後、遊星型ボールミル（フリッチュ社製、Ｐ−５型）を用い、２５時間、６００ｒｐｍでミリング処理することで、第１固体電解質材料Ｌｉ3ＹＢｒ6の粉末を得た。【０１６２】
［正極材料の作製］
アルゴングローブボックス内で、Ｌｉ3ＹＢｒ6、正極活物質ＮＣＭを、３０：７０の重量比率で秤量した。これらをメノウ乳鉢で混合することで、実施例２の正極材料を作製した。【０１６３】
［二次電池の作製］
上述の実施例２の正極材料、および第１電解質層に用いる第１固体電解質材料としてＬｉ3ＹＢｒ6を用いたこと以外は、実施例１と同じ工程を実施し、実施例２の電池を作製した。【０１６４】
≪実施例３≫
［第１固体電解質材料の作製］
露点−６０℃以下のアルゴングローブボックス内で、原料粉ＬｉＣｌとＹＣｌ3とＺｒＣｌ4とを、モル比でＬｉＣｌ：ＹＣｌ3：ＺｒＣｌ4＝２．５：０．５：０．５となるように、秤量した。その後、遊星型ボールミル（フリッチュ社製、Ｐ−５型）を用い、２５時間、６００ｒｐｍでミリング処理することで、第１固体電解質材料Ｌｉ2.5Ｙ0.5Ｚｒ0.5Ｃｌ6の粉末を得た。【０１６５】
［正極材料の作製］
アルゴングローブボックス内で、Ｌｉ2.5Ｙ0.5Ｚｒ0.5Ｃｌ6、正極活物質ＮＣＭを、３０：７０の重量比率で秤量した。これらをメノウ乳鉢で混合することで、実施例３の正極材料を作製した。【０１６６】
［二次電池の作製］
上述の実施例３の正極材料、および第１電解質層に用いる第１固体電解質材料としてＬｉ2.5Ｙ0.5Ｚｒ0.5Ｃｌ6を用いたこと以外は、実施例１と同じ工程を実施し、実施例３の電池を作製した。【０１６７】
≪実施例４≫
［第２固体電解質材料の作製］
露点−６０℃以下のアルゴングローブボックス内で、原料粉ＬｉＩとＹＢｒ3とを、モル比でＬｉＩ：ＹＢｒ3＝２．７：２０１となるように、秤量した。その後、遊星型ボールミル（フリッチュ社製、Ｐ−５型）を用い、２５時間、６００ｒｐｍでミリング処理することで、第２固体電解質材料Ｌｉ2.7Ｙ1.1Ｂｒ3Ｉ3の粉末を得た。【０１６８】
［二次電池の作製］
第２電解質層に用いる第２固体電解質材料としてＬｉ2.7Ｙ1.1Ｂｒ3Ｉ3を用いたこと以外は、実施例１と同じ工程を実施し、実施例４の電池を作製した。【０１６９】
≪比較例１≫
［二次電池の作製］
第１電解質層を用いず、第２電解質層に用いる第２固体電解質材料としてＬｉ3ＹＢｒ2Ｃｌ2Ｉ2を１６０ｍｇ用いたこと以外は、実施例１と同じ工程を実施し、比較例１の電池を作製した。【０１７０】
≪比較例２≫
［二次電池の作製］
第１電解質層を用いず、第２電解質層に用いる第２固体電解質材料としてＬｉ3ＹＢｒ2Ｃｌ2Ｉ2を１６０ｍｇ用いたこと以外は、実施例２と同じ工程を実施し、比較例２の電池を作製した。【０１７１】
≪比較例３≫
［二次電池の作製］
第１電解質層を用いず、第２電解質層に用いる第２固体電解質材料としてＬｉ3ＹＢｒ2Ｃｌ2Ｉ2を１６０ｍｇ用いたこと以外は、実施例３と同じ工程を実施し、比較例３の電池を作製した。【０１７２】
≪比較例４≫
［二次電池の作製］
第１電解質層を用いず、第２電解質層に用いる第２固体電解質材料としてＬｉ2.7Ｙ1.1Ｂｒ3Ｉ3を１６０ｍｇ用いたこと以外は、実施例４と同じ工程を実施し、比較例４の電池を作製した。【０１７３】
［充放電試験］
上述の実施例１〜４および比較例１〜４の電池をそれぞれ用いて、以下の条件で、充放電試験が実施された。【０１７４】
電池を２５℃の恒温槽に配置した。【０１７５】
電池の理論容量に対して０．０５Ｃレート（２０時間率）となる電流値７０μＡで、定電流充電し、電圧３．７Ｖで充電を終了した。【０１７６】
次に、同じく０．０５Ｃレートとなる電流値７０μＡで、放電し、電圧１．９Ｖで放電を終了した。【０１７７】
なお、実施例、比較例の電池の負極に用いるＩｎ−Ｌｉの合金は、０．６ｖｓ．Ｌｉの電位を示す。すなわち、実施例、比較例における電池の充電終止電圧３．７Ｖ、放電終止電圧１．９Ｖは、Ｌｉ基準の電位に換算すると、それぞれ４．３Ｖｖｓ．Ｌｉ、２．５Ｖｖｓ．Ｌｉとなる。【０１７８】
以上により、上述の実施例１〜４および比較例１〜４の電池のそれぞれの初回充放電効率（＝初回放電容量／初回充電容量）を得た。この結果は、下記の表１に示される。【０１７９】
【表１】
2019146217.tif 000003
【０１８０】
≪考察≫
表１に示す比較例１の結果から、Ｉを含む第２固体電解質材料が、正極と直接接触する場合、第２固体電解質材料が酸化分解し、それに伴い電池の充放電効率が著しく低下することが確認された。【０１８１】
比較例１から３の結果から、正極材料に用いる固体電解質材料を変更した場合でも、Ｉを含む第２固体電解質材料が正極と直接接触する場合、第２固体電解質材料の酸化分解を抑制できず、それに伴い電池の充放電効率が著しく低下することが確認された。【０１８２】
比較例１と４の結果から、第２電解質層に用いるＩを含む第２固体電解質材料について、組成または構造が異なる場合であっても同様に充放電効率が著しく低下することが確認された。すなわち、第２固体電解質材料がＩを含む場合は、組成または構造に依存せず、第２固体電解質材料の酸化分解、およびそれに伴う電池の充放電効率低下という課題が生じることが確認された。【０１８３】
実施例１と比較例１の結果から、第１電解質層にＩを含まない第１固体電解質材料を用いることにより、第２電解質層のＩを含む第２固体電解質材料の酸化分解を抑制でき、それに伴い電池の充放電効率を向上できることが確認された。【０１８４】
実施例１から３、比較例１から３の結果から、第１電解質層に用いるＩを含まない第１固体電解質材料について、組成または構造が異なる場合であっても、第２電解質層のＩを含む第２固体電解質材料の酸化分解を抑制でき、それに伴い電池の充放電効率を向上できることが確認された。【０１８５】
実施例１と４、比較例１と４の結果から、第２電解質層に用いるＩを含む第２固体電解質材料について、組成または構造が異なる場合であっても、第１電解質層にＩを含まない第１固体電解質材料を用いることで、電池の充放電効率を向上できることが確認された。【０１８６】
実施例２の結果から、非特許文献１では電位安定性が４．０Ｖｖｓ．Ｌｉ以下とされるＢｒを含むハロゲン化物固体電解質が直接正極に接する電池において、４．３Ｖｖｓ．Ｌｉの電位で充電した場合であっても、高い充放電効率を示すことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１８７】
本開示の電池は、例えば、全固体リチウム二次電池などとして、利用されうる。
【符号の説明】
【０１８８】
１０００  電池
２０１  正極
１００  電解質層
１０１  第１電解質層
１０２  第２電解質層
２０２  負極
【図１】
2019146217.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月29日(2020.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
第１固体電解質材料は、下記の組成式（１）により表される。
ＬｉαＭβＸγ  ・・・式（１）
ここで、αとβとγとは、０より大きい値である。
また、Ｍは、Ｌｉ以外の金属元素と半金属元素とのうちの少なくとも１つを含む。
また、Ｘは、ＣｌとＢｒとのうちの少なくとも一方を含む。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
なお、第１固体電解質材料は、下記の組成式（Ａ３）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ３−３δＹ１＋δＣｌ６  ・・・式（Ａ３）
ここで、組成式（Ａ３）においては、０＜δ≦０．１５、が満たされる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
なお、第１固体電解質材料は、下記の組成式（Ａ４）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ３−３δＹ１＋δＢｒ６  ・・・式（Ａ４）
ここで、組成式（Ａ４）においては、０＜δ≦０．２５、が満たされる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
なお、第１固体電解質材料は、下記の組成式（Ａ５）により表される材料
であってもよい。
Ｌｉ３−３δ＋ａＹ１＋δ−ａＭｅａＣｌ６−ｘＢｒｘ  ・・・式（Ａ５）
ここで、組成式（Ａ５）においては、Ｍｅは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
なお、第１固体電解質材料は、下記の組成式（Ａ６）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ３−３δＹ１＋δ−ａＭｅａＣｌ６−ｘＢｒｘ  ・・・式（Ａ６）
ここで、組成式（Ａ６）においては、Ｍｅは、Ａｌ、Ｓｃ、Ｇａ、Ｂｉからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
なお、第１固体電解質材料は、下記の組成式（Ａ７）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ３−３δ−ａＹ１＋δ−ａＭｅａＣｌ６−ｘＢｒｘ  ・・・式（Ａ７）
ここで、組成式（Ａ７）においては、Ｍｅは、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
なお、第１固体電解質材料は、下記の組成式（Ａ８）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ３−３δ−２ａＹ１＋δ−ａＭｅａＣｌ６−ｘＢｒｘ  ・・・式（Ａ８）
ここで、組成式（Ａ８）においては、Ｍｅは、Ｔａ、Ｎｂからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
なお、第２固体電解質材料は、下記の組成式（２）により表される材料であってもよい。
Ｌｉα’Ｍ’β’Ｘ’γ’  ・・・式（２）
ここで、α’とβ’とγ’とは、０より大きい値である。
また、Ｍ’は、Ｌｉ以外の金属元素と半金属元素とのうちの少なくとも１つを含む。
また、Ｘ’は、ＣｌとＢｒとのうちの少なくとも一方と、Ｉと、を含む。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
なお、第２固体電解質材料は、下記の組成式（Ｂ３）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ３−３δ＋ａＹ１＋δ−ａＭｅａＣｌ６−ｘ−ｙＢｒｘＩｙ  ・・・式（Ｂ３）
ここで、組成式（Ｂ３）においては、Ｍｅは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
なお、第２固体電解質材料は、下記の組成式（Ｂ４）により表される材料であってもよい。
Ｌｉ３−３δＹ１＋δ−ａＭｅａＣｌ６−ｘ−ｙＢｒｘＩｙ  ・・・式（Ｂ４）
ここで、組成式（Ｂ４）においては、Ｍｅは、Ａｌ、Ｓｃ、Ｇａ、Ｂｉからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
なお、第２固体電解質材料は、下記の組成式（Ｂ５）により表される材料
であってもよい。
Ｌｉ３−３δ−ａＹ１＋δ−ａＭｅａＣｌ６−ｘ−ｙＢｒｘＩｙ  ・・・式（Ｂ５）
ここで、組成式（Ｂ５）においては、Ｍｅは、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
なお、第２固体電解質材料は、下記の組成式（Ｂ６）により表される材料
であってもよい。
Ｌｉ３−３δ−２ａＹ１＋δ−ａＭｅａＣｌ６−ｘ−ｙＢｒｘＩｙ  ・・・式（Ｂ６）
ここで、組成式（Ｂ６）においては、Ｍｅは、Ｔａ、Ｎｂからなる群より選択される１種または２種以上の元素である。
【国際調査報告】
2019146217.tif 000005
2019146217.tif 000006
2019146217.tif 000007
2019146217.tif 000008