JP7672202B2 - Lithium ion conductor - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムイオン伝導体に関し、さらに詳しくは、一般式:ALi6+s(X1-tZt)O6+δ(但し、Aは1価の金属元素、Xは5価の金属元素、Zは4価の金属元素)で表される組成を有する酸化物からなる新規なリチウムイオン伝導体に関する。 The present invention relates to a lithium ion conductor, and more specifically, to a novel lithium ion conductor made of an oxide having a composition represented by the general formula: ALi6 +s ( X1- tZt )O6 +δ (wherein A is a monovalent metal element, X is a pentavalent metal element, and Z is a tetravalent metal element).
リチウムイオン伝導体は、全固体リチウムイオン電池を構成する固体電解質材料である。電池を高出力化するためには、固体電解質には高い伝導度が要求される。現在、室温において高い伝導度を示すリチウムイオン伝導体として、Li10GeP2S12(LGPS)等の硫化物が知られている。しかしながら、硫化物は、材料の分解による特性劣化や硫化水素の発生などの実用上の課題がある。
一方、硫化物より安定な酸化物からなるリチウムイオン伝導体も多数検討されている。しかしながら、既報告の酸化物は、最大でも1mS/cm@室温程度の伝導度であり、より高い伝導度を有する材料が望まれている。
Lithium ion conductors are solid electrolyte materials that constitute all-solid-state lithium ion batteries. In order to increase the output of a battery, high conductivity is required for the solid electrolyte. Currently, sulfides such as Li 10 GeP 2 S 12 (LGPS) are known as lithium ion conductors that exhibit high conductivity at room temperature. However, sulfides have practical problems such as deterioration of characteristics due to decomposition of materials and generation of hydrogen sulfide.
On the other hand, many lithium ion conductors made of oxides, which are more stable than sulfides, have been investigated. However, the conductivity of the oxides reported so far is only about 1 mS/cm at room temperature, and materials with higher conductivity are desired.
近年、材料の探索を加速する手段として、マテリアルズ・インフォマティクスの技術開発が世界的に進められている。マテリアルズ・インフォマティクスの手法を用いたリチウムイオン伝導体の探索も試みられており、その結果、最近、KLi6BiO6が有力な材料として提案された(非特許文献1、2)。実験検証はまだなされてないが、第一原理分子動力学計算によって、6mS/cm@室温の伝導度が予測されている。しかしながら、予測されたKLi6BiO6の伝導度は、LGPSの伝導度(10mS/cm@室温)に比べて低く、より高い伝導度を有する酸化物材料が望まれている。
In recent years, the development of materials informatics technology has been promoted worldwide as a means of accelerating the search for materials. Attempts have also been made to search for lithium ion conductors using materials informatics techniques, and as a result, KLi 6 BiO 6 has recently been proposed as a promising material (Non-Patent
本発明が解決しようとする課題は、室温において高い伝導度を示す新規なリチウムイオン伝導体を提供することにある。 The problem that the present invention aims to solve is to provide a new lithium ion conductor that exhibits high conductivity at room temperature.
上記課題を解決するために本発明に係るリチウムイオン伝導体は、以下の構成を備えている。
(1)前記リチウムイオン伝導体は、次の式(1)で表される組成を有する(但し、KLi6BiO6を除く)。
ALi6+s(X1-tZt)O6+δ …(1)
但し、
A(+1価)は、K及び/又はRb、
X(+5価)は、V、Nb、Ta、As、Sb、及びBiからなる群から選ばれるいずれか1以上の元素、
Z(+4価)は、Si、Ni、Se、Mn、Co、Ge、Cr、V、Fe、Rh、Ti、Pd、Ru、Ir、Pt、Re、Os、Mo、W、Nb、Ta、Sn、Hf、Zr、Tb、Pb、Pr、及びCeからなる群から選ばれるいずれか1以上の元素、
0≦s<0.5、0≦t<0.5、
δは、電気的中性が保たれる値。
(2)前記リチウムイオン伝導体は、次の式(2)及び式(3)を満たす。
|rX1-rXp|×100/rX1≦15 …(2)
|rX1-rzq|×100/rX1≦15 …(3)
但し、
rX1は、Xサイトを占有する元素Xの内、最も含有量が多い元素X1の6配位でのイオン半径、
rXpは、前記Xサイトを占有する元素Xの内、前記元素X1以外のp番目(p≧2)の元素Xpの6配位でのイオン半径、
rZqは、前記Xサイトを占有する元素Zの内、q番目(q≧1)の元素Zqの6配位でのイオン半径。
「Xサイト」とは、結晶構造内において、前記元素X及び前記元素Zが占有することが可能なサイトをいう。
In order to solve the above problems, the lithium ion conductor according to the present invention has the following configuration.
(1) The lithium ion conductor has a composition represented by the following formula (1) (excluding KLi6BiO6 ):
ALi 6+s (X 1-t Z t )O 6+δ …(1)
however,
A (+1 valence) is K and/or Rb;
X (+5 valence) is one or more elements selected from the group consisting of V, Nb, Ta, As, Sb, and Bi;
Z (+4 valence) is one or more elements selected from the group consisting of Si, Ni, Se, Mn, Co, Ge, Cr, V, Fe, Rh, Ti, Pd, Ru, Ir, Pt, Re, Os, Mo, W, Nb, Ta, Sn, Hf, Zr, Tb, Pb, Pr, and Ce;
0≦s<0.5, 0≦t<0.5,
δ is the value at which electrical neutrality is maintained.
(2) The lithium ion conductor satisfies the following formulas (2) and (3).
|r X1 -r Xp |×100/r X1 ≦15…(2)
|r X1 −r zq |×100/r X1 ≦15…(3)
however,
r is the ionic radius of the most abundant element X1 in 6-coordination among the elements X occupying the X site;
rXp is the ionic radius of the p-th (p≧2) element Xp other than the element X1 among the elements X occupying the X site in 6-coordination;
r Zq is the ionic radius of the qth (q≧1) element Zq in 6-coordination among the elements Z occupying the X site.
The term "X site" refers to a site that can be occupied by the element X and the element Z in the crystal structure.
式(1)で表される組成を持つ酸化物は、室温において高い伝導度を示す。これは、式(1)で表される組成を持つ酸化物は、いずれも、
(a)過剰リチウムの存在下でリチウムイオンが結晶内に存在するサイトを連結するように拡散するため、及び、
(b)リチウムイオンの拡散障壁(Emig)がKLi6BiO6より低いため、
と考えられる。
The oxide having the composition represented by formula (1) exhibits high conductivity at room temperature. This is because all oxides having the composition represented by formula (1)
(a) in the presence of excess lithium, lithium ions diffuse to link existing sites within the crystal; and
(b) The lithium ion diffusion barrier ( Emig ) is lower than that of KLi6BiO6 ;
It is thought that.
以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
[1. リチウムイオン伝導体]
本発明に係るリチウムイオン伝導体は、以下の構成を備えた酸化物からなる。
An embodiment of the present invention will be described in detail below.
[1. Lithium ion conductor]
The lithium ion conductor according to the present invention is made of an oxide having the following structure.
[1.1. 結晶構造]
本発明に係るリチウムイオン伝導体は、空間群R3_m(No.166)に属する結晶構造、又はこれに類似する結晶構造を持つ。
「空間群R3_mに類似する結晶構造」とは、厳密には空間群R3_mに属する結晶構造ではないが、これと同視できる結晶構造をいう。空間群R3_mに属する結晶構造において、通常、Liは18fサイトに位置し、9dサイトは空である(図4参照)。この空の9dサイトの全部又は一部に過剰のリチウムイオンが入ることで、イオン伝導が生じる。9dサイトに過剰のリチウムイオンが入った結晶構造は、厳密には「空間群R3_mに属する結晶構造」ではないが、本願においては、これを「空間群R3_mに類似する結晶構造」として扱う。
[1.1. Crystal structure]
The lithium ion conductor according to the present invention has a crystal structure belonging to space group R3_m (No. 166) or a crystal structure similar thereto.
"Crystal structure similar to space group R3_m" refers to a crystal structure that is not strictly a crystal structure belonging to space group R3_m, but can be regarded as the same. In a crystal structure belonging to space group R3_m, Li is usually located at the 18f site, and the 9d site is empty (see FIG. 4). Ion conduction occurs when excess lithium ions enter all or part of the empty 9d site. A crystal structure in which excess lithium ions enter the 9d site is not strictly a "crystal structure belonging to space group R3_m", but in this application, it is treated as a "crystal structure similar to space group R3_m".
[1.2. 組成]
本発明に係るリチウムイオン伝導体は、次の式(1)で表される組成を有する(但し、KLi6BiO6を除く)。
ALi6+s(X1-tZt)O6+δ …(1)
但し、
A(+1価)は、K及び/又はRb、
X(+5価)は、V、Nb、Ta、As、Sb、及びBiからなる群から選ばれるいずれか1以上の元素、
Z(+4価)は、Si、Ni、Se、Mn、Co、Ge、Cr、V、Fe、Rh、Ti、Pd、Ru、Ir、Pt、Re、Os、Mo、W、Nb、Ta、Sn、Hf、Zr、Tb、Pb、Pr、及びCeからなる群から選ばれるいずれか1以上の元素、
0≦s<0.5、0≦t<0.5、
δは、電気的中性が保たれる値。
1.2. Composition
The lithium ion conductor according to the present invention has a composition represented by the following formula (1) (excluding KLi 6 BiO 6 ).
ALi 6+s (X 1-t Z t )O 6+δ …(1)
however,
A (+1 valence) is K and/or Rb;
X (+5 valence) is one or more elements selected from the group consisting of V, Nb, Ta, As, Sb, and Bi;
Z (+4 valence) is one or more elements selected from the group consisting of Si, Ni, Se, Mn, Co, Ge, Cr, V, Fe, Rh, Ti, Pd, Ru, Ir, Pt, Re, Os, Mo, W, Nb, Ta, Sn, Hf, Zr, Tb, Pb, Pr, and Ce;
0≦s<0.5, 0≦t<0.5,
δ is the value at which electrical neutrality is maintained.
[1.2.1. 元素A]
元素Aは、空間群R3_mに属する結晶構造の3bサイトに位置する元素である。本発明において、元素Aは、1価の金属元素であって、K又はRbからなる。これらの元素は、いずれも3bサイトを占有することができ、かつ、これらの元素を含む酸化物はいずれも相対的に高いイオン伝導度を示すので、元素Aとして好適である。リチウムイオン伝導体は、K又はRbのいずれか一方を含むものでも良く、あるいは、双方を含むものでも良い。
[1.2.1. Element A]
The element A is an element located at the 3b site of a crystal structure belonging to the space group R3_m. In the present invention, the element A is a monovalent metal element and is composed of K or Rb. These elements are suitable as the element A because they can occupy the 3b site and oxides containing these elements exhibit relatively high ionic conductivity. The lithium ion conductor may contain either K or Rb, or may contain both.
[1.2.2. Li]
上述したように、空間群R3_mに属する結晶構造において、通常、Liは18fサイトに位置し、9dサイトは空である。この空の9dサイトの全部又は一部に過剰のリチウムイオンが入ることで、イオン伝導が生じると考えられる。
[1.2.2. Li]
As described above, in a crystal structure belonging to the space group R3_m, Li is usually located at the 18f site and the 9d site is vacant. It is believed that ionic conduction occurs when excess lithium ions enter all or part of the vacant 9d site.
[1.2.3. 元素X]
元素Xは、空間群R3_mに属する結晶構造の3aサイト(6配位席)(以下、単に「Xサイト」ともいう)に位置する元素である。本発明において、元素Xは、5価の金属元素であって、V、Nb、Ta、As、Sb、又はBiからなる。これらの元素はいずれも3aサイトを占有することができ、かつ、これらの元素を含む酸化物はいずれも相対的に高いイオン伝導度を示すので、元素Xとして好適である。
リチウムイオン伝導体は、これらのいずれか1種の元素Xを含むものでも良く、あるいは、2種以上を含むものでも良い。リチウムイオン伝導体が2種以上の元素Xを含む場合、それらのイオン半径は後述する条件を満たしている必要がある。
[1.2.3. Element X]
The element X is an element located at the 3a site (six-coordination site) (hereinafter, also simply referred to as the "X site") of a crystal structure belonging to the space group R3_m. In the present invention, the element X is a pentavalent metal element and is composed of V, Nb, Ta, As, Sb, or Bi. Any of these elements can occupy the 3a site, and oxides containing these elements all exhibit relatively high ionic conductivity, so they are suitable as the element X.
The lithium ion conductor may contain any one of these elements X, or may contain two or more of them. When the lithium ion conductor contains two or more elements X, the ionic radii of the elements X must satisfy the conditions described below.
[1.2.4. 元素Z]
元素Zは、元素Xを置換するドーパントである。本発明において、元素Zは、4価の金属元素であって、Si、Ni、Se、Mn、Co、Ge、Cr、V、Fe、Rh、Ti、Pd、Ru、Ir、Pt、Re、Os、Mo、W、Nb、Ta、Sn、Hf、Zr、Tb、Pb、Pr、又はCeからなる。4価の元素Zにより5価の元素Xを置換すると、電気的中性を保つために、9dサイトに過剰のリチウムイオンが導入されやすくなる。その結果、元素Zを含む酸化物は、元素Zを含まない酸化物に比べて高い伝導度を示す場合がある。
リチウムイオン伝導体は、これらのいずれか1種の元素Zを含むものでも良く、あるいは、2種以上を含むものでも良い。リチウムイオン伝導体が元素Zを含む場合、元素Zのイオン半径は後述する条件を満たしている必要がある。
なお、本発明において「金属元素」という時は、SiやGeなどの半金属も含まれる。
[1.2.4. Element Z]
The element Z is a dopant that substitutes for the element X. In the present invention, the element Z is a tetravalent metal element, and is composed of Si, Ni, Se, Mn, Co, Ge, Cr, V, Fe, Rh, Ti, Pd, Ru, Ir, Pt, Re, Os, Mo, W, Nb, Ta, Sn, Hf, Zr, Tb, Pb, Pr, or Ce. When the pentavalent element X is replaced by the tetravalent element Z, excess lithium ions are easily introduced into the 9d site in order to maintain electrical neutrality. As a result, an oxide containing the element Z may exhibit higher conductivity than an oxide not containing the element Z.
The lithium ion conductor may contain any one of these elements Z, or may contain two or more of them. When the lithium ion conductor contains the element Z, the ionic radius of the element Z must satisfy the conditions described below.
In the present invention, the term "metal element" includes semimetals such as Si and Ge.
[1.2.5. s]
sは、9dサイトを占めるリチウムイオンの数と相関がある。本発明に係るリチウムイオン伝導体は、形式的には、sがゼロでも相対的に高い伝導度を示す。一般に、sが大きくなるほど、9dサイトを占めるリチウムイオンの数が多くなり、伝導度が高くなる場合がある。sは、実施例が示すように、好ましくは、0.125以上、さらに好ましくは、0.33以上である。
一方、sが大きくなりすぎると、電荷中性条件が保てなくなり、相分離やLi析出が生じるおそれがある。従って、sは、0.5未満である必要がある。
[1.2.5.s]
s is correlated with the number of lithium ions occupying the 9d site. The lithium ion conductor according to the present invention formally exhibits relatively high conductivity even when s is zero. In general, the larger s is, the more lithium ions occupy the 9d site, and the higher the conductivity may be. As shown in the examples, s is preferably 0.125 or more, more preferably 0.33 or more.
On the other hand, if s becomes too large, the charge neutral condition cannot be maintained, and there is a risk of phase separation or Li precipitation occurring. Therefore, s must be less than 0.5.
[1.2.6. t]
tは、元素Xを置換する元素Zの量を表す。本発明に係るリチウムイオン伝導体は、元素Zを含まない場合であっても、相対的に高い伝導度を示す。すなわち、tは、ゼロであっても良い。しかしながら、tがゼロの場合、過剰リチウムを導入すること(すなわち、s>0とすること)が困難な場合がある。一方、tがゼロより大きい場合、過剰リチウムの導入は比較的容易であり、tが大きくなるほど、伝導度が高くなる。tは、実施例が示すように、好ましくは、0.125以上、さらに好ましくは、0.33以上である。
一方、tが大きくなりすぎると、元素Zのすべてが元素Xを置換せず、異相として析出する場合がある。従って、tは、0.5未満である必要がある。
[1.2.6.t]
t represents the amount of element Z substituting element X. The lithium ion conductor according to the present invention exhibits relatively high conductivity even when it does not contain element Z. That is, t may be zero. However, when t is zero, it may be difficult to introduce excess lithium (i.e., to make s>0). On the other hand, when t is greater than zero, it is relatively easy to introduce excess lithium, and the larger t is, the higher the conductivity is. As shown in the examples, t is preferably 0.125 or more, more preferably 0.33 or more.
On the other hand, if t is too large, element Z may not entirely substitute for element X and may precipitate as a different phase. Therefore, t must be less than 0.5.
[1.2.7. δ]
ドーパント(元素Z)を含まない場合、δは理想的にはゼロとなる。しかし、実際には、ドーパントを含まない場合であっても、過剰のリチウムイオンが9dサイトに入ることがある。また、元素Xより価数が小さいドーパント(元素Z)を添加した場合、通常、電気的中性が保たれるように、過剰のリチウムイオンが9dサイトに入る。式(1)で表される酸化物の場合、形式的には、2δ=s-tと表せる。δは、s、tの上限から、-0.25≦δ≦+0.25である。
[1.2.7.δ]
When no dopant (element Z) is included, δ is ideally zero. However, in reality, even when no dopant is included, excess lithium ions may enter the 9d site. In addition, when a dopant (element Z) with a smaller valence than element X is added, excess lithium ions usually enter the 9d site so that electrical neutrality is maintained. In the case of an oxide represented by formula (1), it can be formally expressed as 2δ=s-t. δ is −0.25≦δ≦+0.25 from the upper limits of s and t.
[1.2.8. イオン半径]
本発明に係るリチウムイオン伝導体は、次の式(2)及び式(3)を満たす。
|rX1-rXp|×100/rX1≦15 …(2)
|rX1-rzq|×100/rX1≦15 …(3)
但し、
rX1は、Xサイトを占有する元素Xの内、最も含有量が多い元素X1の6配位でのイオン半径、
rXpは、前記Xサイトを占有する元素Xの内、前記元素X1以外のp番目(p≧2)の元素Xpの6配位でのイオン半径、
rZqは、前記Xサイトを占有する元素Zの内、q番目(q≧1)の元素Zqの6配位でのイオン半径。
「Xサイト」とは、結晶構造内において、前記元素X及び前記元素Zが占有することが可能なサイトをいう。
[1.2.8. Ionic radius]
The lithium ion conductor according to the present invention satisfies the following formulas (2) and (3).
|r X1 -r Xp |×100/r X1 ≦15…(2)
|r X1 −r zq |×100/r X1 ≦15…(3)
however,
r is the ionic radius of the most abundant element X1 in 6-coordination among the elements X occupying the X site;
rXp is the ionic radius of the p-th (p≧2) element Xp other than the element X1 among the elements X occupying the X site in 6-coordination;
r Zq is the ionic radius of the qth (q≧1) element Zq in 6-coordination among the elements Z occupying the X site.
The term "X site" refers to a site that can be occupied by the element X and the element Z in the crystal structure.
元素X1は、Xサイトを占有する元素Xの内、最も含有量が多い元素を表す。最も含有量が多い元素Xが複数あるときは、元素X1は、それらの内、イオン半径が最大であるものを表す。
式(2)及び式(3)を満たす元素Xp及び元素Zqは、いずれもイオン半径が元素X1に近いため、元素X1を置換することができる。また、元素Zqは、元素Xより価数が小さいために、元素Zqをドープすると、9dサイトに過剰のリチウムイオンが導入される。そのため、元素Zqを含む材料は、元素Zqを含まない材料に比べて高い伝導度を示す場合がある。
The element X1 represents the element that is contained most abundantly among the elements X occupying the X site. When there are a plurality of elements X that are contained most abundantly, the element X1 represents the element that has the largest ionic radius among them.
The element Xp and the element Zq , which satisfy the formulas (2) and (3), both have an ionic radius close to that of the element X1 , and therefore can substitute for the element X1 . In addition, since the element Zq has a smaller valence than the element X, when the element Zq is doped, an excess of lithium ions is introduced into the 9d site. Therefore, a material containing the element Zq may exhibit higher conductivity than a material not containing the element Zq .
なお、各元素のイオン半径については、例えば、以下の参考文献1、2に記載されている。
[参考文献1]http://pmsl.planet.sci.kobe-u.ac.jp/~seto/?page_id=51
[参考文献2]Shannon et al., Acta A 32(1976)751
The ionic radius of each element is described in, for example, References 1 and 2 below.
[Reference 1] http://pmsl.planet.sci.kobe-u.ac.jp/~seto/?page_id=51
[Reference 2] Shannon et al., Acta A 32(1976)751
元素Xp及び/又は元素Zqで元素X1を置換するためには、元素Xp及び元素Zqは、いずれも、6配位での元素X1とのイオン半径差が15%以下であるものが好ましい(ヒューム・ロザリーの法則、参考文献3~6参照)。イオン半径差は、好ましくは、12%以下、さらに好ましくは、10%以下である。
[参考文献3]W. Hume-Rothery and H. M. Powell, Z. Krist., 91(1935)23
[参考文献4]W. Hume-Rothery, Atomic Theory for Students of Metallurgy, The Institute of Metals, London, 1969(fifth reprint)
[参考文献5]W. Hume-Rothery, R. W. Smallman and C. W. Hawoth, The Structure of Metals and Alloys, The Institute of Metals, London, 1969
[参考文献6]http://ja.wikipedia.org/wiki/ヒューム・ロザリーの法則
In order to substitute the element X1 with the element Xp and/or the element Zq , it is preferable that the difference in ionic radius between the element Xp and the element Zq in 6-coordination with the element X1 is 15% or less (see Hume-Rothery's law, References 3 to 6). The difference in ionic radius is preferably 12% or less, more preferably 10% or less.
[Reference 3] W. Hume-Rothery and HM Powell, Z. Krist., 91(1935)23
[Reference 4] W. Hume-Rothery, Atomic Theory for Students of Metallurgy, The Institute of Metals, London, 1969 (fifth reprint)
[Reference 5] W. Hume-Rothery, RW Smallman and CW Hawoth, The Structure of Metals and Alloys, The Institute of Metals, London, 1969
[Reference 6] http://ja.wikipedia.org/wiki/Hume-Rothery_Law
例えば、元素X1がV5+(rX1=0.53)である場合、
(a)元素Xp(p≧2)としては、例えば、As5+(rX2=0.46)、Sb5+(rX3=0.6)などがあり、
(b)元素Zq(q≧1)としては、例えば、Ni4+(rZ1=0.48)、Se4+(rZ2=0.50)、Mn4+(rZ3=0.53)、Co4+(rZ4=0.53)、Ge4+(rZ5=0.53)、Cr4+(rZ6=0.55)、V4+(rZ7=0.58)、Fe4+(rZ8=0.585)、Rh4+(rZ9=0.60)、Ti4+(rZ10=0.605)、Pd4+(rZ11=0.615)、Ru4+(rZ12=0.62)などがある。
次の表1に、元素の組み合わせの一例を示す。
For example, when the element X1 is V5 + ( rX1 = 0.53),
(a) Examples of the element Xp (p≧2) include As5 + ( rX2 =0.46) and Sb5 + ( rX3 =0.6).
(b) Examples of elements Zq (q≧1) include Ni4 + ( rZ1 =0.48), Se4 + ( rZ2 =0.50), Mn4+ (rZ3 =0.53), Co4 + ( rZ4 =0.53), Ge4 + ( rZ5 =0.53), Cr4 + ( rZ6 =0.55), V4 + ( rZ7 =0.58), Fe4+ ( rZ8 =0.585), Rh4 + ( rZ9 =0.60), Ti4 + ( rZ10 = 0.605 ), Pd4 + ( rZ11 =0.615), Ru4 + ( rZ12 =0.62), etc.
Table 1 below shows an example of the combination of elements.
[1.3. 具体例]
本発明に係るリチウムイオン伝導体は、特に、以下の組成を有するものが好ましい。
[1.3.1. 具体例1:K系酸化物]
第1の具体例は、KLi6VO6、KLi6NbO6、KLi6TaO6、KLi6AsO6、又は、KLi6SbO6からなる。以下、これらを総称して「K系酸化物」ともいう。
K系化合物は、式(1)で表される組成物の中でも、イオン伝導度が高い、熱力学的に安定である、などの利点がある。中でも、KLi6NbO6、KLi6TaO6、及びKLi6SbO6は、毒性が少ない、バンドギャップが大きいために電子伝導が生じにくい、などの利点がある。
1.3. Specific Examples
The lithium ion conductor according to the present invention preferably has the following composition.
[1.3.1. Specific Example 1: K-based oxide]
A first specific example is KLi 6 VO 6 , KLi 6 NbO 6 , KLi 6 TaO 6 , KLi 6 AsO 6 , or KLi 6 SbO 6. Hereinafter, these are also collectively referred to as "K-based oxides".
Among the compositions represented by formula (1), the K-based compounds have the advantages of high ionic conductivity, thermodynamic stability, etc. Among them, KLi 6 NbO 6 , KLi 6 TaO 6 , and KLi 6 SbO 6 have the advantages of low toxicity, low electronic conduction due to a large band gap, etc.
[1.3.2. 具体例2:Rb系酸化物]
第2の具体例は、RbLi6VO6、RbLi6NbO6、RbLi6TaO6、RbLi6AsO6、RbLi6SbO6、又は、RbLi6BiO6からなる。以下、これらを総称して「Rb系酸化物」ともいう。
Rb系化合物は、式(1)で表される組成物の中でも、イオン伝導度が高い、熱力学的に安定である、などの利点がある。中でも、RbLi6NbO6、RbLi6TaO6、及びRbLi6SbO6は、毒性が少ない、バンドギャップが大きいために電子伝導が生じにくい、などの利点がある。
[1.3.2. Specific Example 2: Rb-based oxide]
A second specific example is RbLi6VO6 , RbLi6NbO6 , RbLi6TaO6 , RbLi6AsO6 , RbLi6SbO6 , or RbLi6BiO6 . Hereinafter , these are collectively referred to as "Rb- based oxides " .
Among the compositions represented by formula (1), Rb-based compounds have the advantages of high ionic conductivity, thermodynamic stability, etc. Among them, RbLi6NbO6 , RbLi6TaO6 , and RbLi6SbO6 have the advantages of low toxicity, low electronic conduction due to a large band gap, etc.
[1.3.3. 具体例3:K-Z系酸化物]
第3の具体例は、KLi6BiO6若しくはK系酸化物に含まれるX(+5価)の一部がZ(+4価)で置換されたものからなる。以下、これらを総称して「K-Z系酸化物」ともいう。元素Zは、上述した式(3)を満たすものが好ましい。
K-Z系酸化物は、式(1)で表される組成物の中でも、イオン伝導度が高い、熱力学的に安定である、などの利点がある。
[1.3.3. Specific Example 3: KZ-based oxide]
A third specific example is KLi 6 BiO 6 or a K-based oxide in which a part of X (+5 valence) is replaced with Z (+4 valence). Hereinafter, these are collectively referred to as "K-Z-based oxides". The element Z preferably satisfies the above formula (3).
Among the compositions represented by formula (1), the KZ oxides have the advantages of high ionic conductivity and thermodynamic stability.
[1.3.4. 具体例4:Rb-Z系酸化物]
第4の具体例は、Rb系酸化物に含まれるX(+5価)の一部がZ(+4価)で置換されたものからなる。以下、これらを総称して「Rb-Z系酸化物」ともいう。元素Zは、上述した式(3)を満たすものが好ましい。
Rb-Z系化合物は、式(1)で表される組成物の中でも、イオン伝導度が高い、熱力学的に安定である、などの利点がある。
[1.3.4. Specific Example 4: Rb-Z-based oxide]
A fourth specific example is an Rb-based oxide in which a portion of X (+5 valence) contained in the Rb-based oxide is replaced with Z (+4 valence). Hereinafter, these are collectively referred to as "Rb-Z-based oxides". The element Z preferably satisfies the above-mentioned formula (3).
Among the compositions represented by formula (1), the Rb-Z based compounds have the advantages of high ionic conductivity and thermodynamic stability.
[1.4. バンドギャップ]
本発明において、「バンドギャップ」とは、HSE(Heyd Scuseria Ernzerhof)法を用いて算出された値をいう。
バンドギャップが小さくなりすぎると、イオン伝導ではなく、電子/ホールの伝導が支配的となる。従って、バンドギャップは、2eV以上が好ましい。バンドギャップは、好ましくは、3eV以上、さらに好ましくは、4eV以上である。
[1.4. Band gap]
In the present invention, the "band gap" refers to a value calculated using the HSE (Heyd Scuseria Ernzerhof) method.
If the band gap is too small, electron/hole conduction becomes dominant rather than ionic conduction. Therefore, the band gap is preferably 2 eV or more. The band gap is preferably 3 eV or more, and more preferably 4 eV or more.
[1.5. 形状]
本発明に係るリチウムイオン伝導体の形状は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な形状を選択することができる。具体的には、本発明に係るリチウムイオン伝導体は、バルクの状態で使用しても良く、あるいは、粉末、ナノ粒子、又は薄膜の状態で使用してもよい。
1.5. Shape
The shape of the lithium ion conductor according to the present invention is not particularly limited, and an optimal shape can be selected depending on the purpose. Specifically, the lithium ion conductor according to the present invention may be used in a bulk state, or in a powder, nanoparticle, or thin film state.
[2. リチウムイオン伝導体の製造方法]
本発明に係るリチウムイオン伝導体は、種々の方法により製造することができる。
例えば、バルクのリチウムイオン伝導体は、
(a)所定の組成となるように原料を混合し、
(b)原料混合物を所定の条件下で仮焼し、
(c)仮焼粉を適度に粉砕した後、仮焼粉を成形・焼結する
ことにより製造することができる。
製造条件は、特に限定されるものではなく、目的とする組成に応じて、最適な条件を選択するのが好ましい。
粉末、ナノ粒子、又は薄膜のリチウムイオン伝導体を製造する場合も同様であり、公知の方法を用いて製造することができる。
[2. Method for producing lithium ion conductor]
The lithium ion conductor according to the present invention can be produced by various methods.
For example, bulk lithium ion conductors are
(a) mixing raw materials to obtain a predetermined composition;
(b) calcining the raw material mixture under predetermined conditions;
(c) The calcined powder is appropriately pulverized, and then the calcined powder is molded and sintered to produce the powder.
The production conditions are not particularly limited, and it is preferable to select the optimum conditions depending on the desired composition.
The same applies to the production of powder, nanoparticles, or thin film lithium ion conductors, and they can be produced using known methods.
[3. 作用]
図1に、従来のリチウムイオン伝導体の伝導度を示す。現在、室温において高い伝導度を示すリチウムイオン伝導体として、Li10GeP2S12(LGPS)等の硫化物が知られている。しかしながら、硫化物は、材料の分解による特性劣化や硫化水素の発生などの実用上の課題がある。
一方、硫化物より安定な酸化物からなるリチウムイオン伝導体も多数検討されている。しかしながら、既報告の酸化物は、いずれもイオン伝導度が不十分である。
[3. Action]
The conductivity of conventional lithium ion conductors is shown in Figure 1. Currently, sulfides such as Li10GeP2S12 (LGPS ) are known as lithium ion conductors that exhibit high conductivity at room temperature. However, sulfides have practical problems such as deterioration of properties due to decomposition of materials and generation of hydrogen sulfide.
On the other hand, many lithium ion conductors made of oxides, which are more stable than sulfides, have been investigated, but the ionic conductivity of the oxides reported so far is insufficient.
これに対し、式(1)で表される酸化物は、第一原理分子動力学計算により求めた伝導度が既報告の材料であるKLi6BiO6のそれより高い。これは、式(1)で表される組成を持つ酸化物は、いずれも、
(a)過剰リチウムの存在下でリチウムイオンが結晶内に存在するサイトを連結するように拡散するため、及び、
(b)リチウムイオンの拡散障壁(Emig)がKLi6BiO6より低いため、
と考えられる。
In contrast, the oxide represented by formula (1) has a higher conductivity calculated by first-principles molecular dynamics calculation than that of the previously reported material, KLi 6 BiO 6. This is because all oxides having the composition represented by formula (1) have
(a) in the presence of excess lithium, lithium ions diffuse to link existing sites within the crystal; and
(b) The lithium ion diffusion barrier ( Emig ) is lower than that of KLi6BiO6 ;
It is thought that.
[1. はじめに]
近年、本願発明者らは、高速にリチウムイオン伝導度を評価する独自の手法を開発した(参考文献7)。この手法を用いて、無機結晶構造データベース(Inorganic Crystal Structure Database、ICSD)に登録されている酸化物材料すべてに対してスクリーニングを行った。その結果、予測伝導度が高い材料として、KLi6TaO6、KLi6IrO6、KLi6BiO6が見出された。これらは、既に合成されて結晶構造が明らかになっている材料である(参考文献8~10)。
[参考文献7]A. France-Lanord et al., Sci. Rep. 9, 15123(2019)
[参考文献8]KLi6TaO6: W. Scheld et al., ZAAC 619, 337(1993)
[参考文献9]KLi6IrO6: P. Kroeshell et al., ZAAC 619, 537(1986)
[参考文献10]KLi6BiO6: R. Hubenthal et al., Acta Chem. Scandinavia 45, 805(1991)
1. Introduction
Recently, the present inventors have developed a unique method for rapid evaluation of lithium ion conductivity (Reference 7). Using this method, we screened all oxide materials registered in the Inorganic Crystal Structure Database (ICSD). As a result, KLi 6 TaO 6 , KLi 6 IrO 6 , and KLi 6 BiO 6 were found to have high predicted conductivity. These materials have already been synthesized and their crystal structures have been elucidated (References 8-10).
[Reference 7] A. France-Lanord et al., Sci. Rep. 9, 15123(2019)
[Reference 8] KLi6TaO6: W. Scheld et al., ZAAC 619, 337(1993)
[Reference 9] KLi6IrO6: P. Kroeshell et al., ZAAC 619, 537(1986)
[Reference 10] KLi6BiO6: R. Hubenthal et al., Acta Chem. Scandinavia 45, 805(1991)
これらの中で、KLi6BiO6については、上述したように、リチウムイオン伝導体として有力であることが非特許文献1、2において既に開示されている。一方、KLi6IrO6は、バンドギャップがゼロであり、金属的であることが判明したため、イオン伝導体としての候補から除かれた。
そこで、KLi6(Ta/Bi)O6に対して元素置換を行い、新規、かつ、高い伝導度を示す材料探索を行った。図2に、KLi6(Ta/Bi)O6に対する置換元素として選択された元素の一覧を示す。
Among these, as mentioned above, KLi6BiO6 has been disclosed as a promising lithium ion conductor in
Therefore, we carried out element substitution on KLi 6 (Ta/Bi)O 6 to search for new materials that exhibit high conductivity. Figure 2 shows a list of elements selected as substitution elements for KLi 6 (Ta/Bi)O 6 .
材料探索の際には、以下の条件を満たす材料を候補とした。
(1)構成元素の酸化物原料を基準とした化合物の生成エネルギーΔHfが低く、かつ、格子振動の計算から、ソフトモードの振動がなく動的安定性が高い材料であること。
(2)第一原理分子動力学計算により求めた室温でのリチウムイオン伝導度が、既報告のKLi6BiO6のそれより高い材料であること。なお、非特許文献2において、第一原理分子動力学計算によって予測されたKLi6BiO6の室温での伝導度は5.7mS/cmであり、本願発明者らによる計算値(4mS/cm)とほぼ一致したことから、手法の信頼性を相互確認している。
(3)計算精度の高いHSE法で計算されたバンドギャップ(Eg)が2eV以上である材料であること。この条件を満たす材料は、電子/ホールが伝導する材料ではなく、イオン伝導体である可能性が高い。
In searching for materials, candidates were selected that met the following criteria:
(1) The material has a low formation energy ΔHf of the compound based on the oxide raw materials of the constituent elements, and is free from soft mode vibrations and has high dynamic stability based on lattice vibration calculations.
(2) The lithium ion conductivity at room temperature, as determined by first-principles molecular dynamics calculations, is higher than that of the previously reported KLi 6 BiO 6. In
(3) The material has a band gap (E g ) of 2 eV or more as calculated by the highly accurate HSE method. Materials that satisfy this condition are likely to be ionic conductors rather than materials that conduct electrons/holes.
[2. 結果]
[2.1. 室温における伝導度]
表2に、第一原理分子動力学計算により見出された新規な酸化物系リチウムイオン伝導体であって、過剰リチウムの量(s)が1/8=0.125であるものの室温(300K)における伝導度の予測値σを示す。なお、表2中、
「V」は原子あたりの体積を表し、
「Eg(PBE)」はPBE相関ポテンシャルを用いて計算されたバンドギャップを表し、
「Eg(HSE)」はHSE法で計算されたバンドギャップを表し、
「Emig(Li+)」はリチウムイオンの拡散障壁を表し、
「Ea」は第一原理分子動力学計算(FPMD)から求めた活性化エネルギーを表す。
また、図3に、第一原理分子動力学計算から求めた各種酸化物の伝導度を示す。
2. Results
2.1. Conductivity at room temperature
Table 2 shows the predicted conductivity σ at room temperature (300 K) of a new oxide-based lithium ion conductor discovered by first-principles molecular dynamics calculation, in which the amount of excess lithium (s) is 1/8=0.125.
"V" represents the volume per atom,
"E g (PBE)" represents the band gap calculated using the PBE correlation potential;
"E g (HSE)" represents the band gap calculated by the HSE method;
"E mig (Li + )" represents the diffusion barrier for lithium ions;
"E a " represents the activation energy obtained from first-principles molecular dynamics calculations (FPMD).
FIG. 3 shows the conductivity of various oxides obtained from first-principles molecular dynamics calculations.
表2及び図3より、以下のことが分かる。
(1)表2に示す材料の内、KLi6BiO6以外の材料(以下、これらを総称して「提案材料」ともいう)は、いずれも、KLi6BiO6より伝導度が高い。
(2)バンドギャップはすべて2eV以上である。特に、KLi6BiO6及びRbLi6BiO6以外の提案材料のバンドギャップは3eV以上であり、電子伝導が生じにくい。
(3)提案材料の中では、A=Kの材料の方がA=Rbの材料より伝導度が高い。但し、応用デバイスに用いる際には、使用条件や電極材料との組み合わせを考慮して材料を選択する必要がある。
From Table 2 and FIG. 3, the following can be seen.
(1) Among the materials shown in Table 2, all of the materials other than KLi 6 BiO 6 (hereinafter collectively referred to as "proposed materials") have a higher conductivity than KLi 6 BiO 6 .
(2) All of the proposed materials have a band gap of 2 eV or more. In particular, the band gaps of the proposed materials other than KLi6BiO6 and RbLi6BiO6 are 3 eV or more , making it difficult for electronic conduction to occur.
(3) Among the proposed materials, the material with A = K has a higher conductivity than the material with A = Rb. However, when using it in an application device, it is necessary to select the material taking into consideration the usage conditions and the combination with the electrode material.
[2.2. イオン伝導経路]
第一原理分子動力学計算により、リチウムイオンの拡散経路を同定した。図4に、第一原理分子動力学計算から求めたリチウムイオンの拡散軌跡を示す。図4中、網掛けされた領域がリチウムイオンの拡散経路を表す。図4より、過剰リチウムの存在下で、リチウム原子が結晶内に存在するサイト(18fサイト、及び9dサイト)を連結するように拡散する挙動が明らかとなった。
図5に、リチウムイオンの拡散経路に沿ったエネルギーの変化を示す。表2に示す提案材料が高い伝導度を示すのは、その拡散障壁(Emig)の値がKLi6BiO6の値(0.13eV)より小さく、リチウムイオンの拡散に伴うエネルギー変化が小さいためと考えられる。
2.2. Ion Conduction Pathways
The diffusion path of lithium ions was identified by first-principles molecular dynamics calculations. Figure 4 shows the diffusion trajectory of lithium ions obtained by first-principles molecular dynamics calculations. In Figure 4, the shaded area represents the diffusion path of lithium ions. Figure 4 reveals that in the presence of excess lithium, lithium atoms diffuse to connect sites (18f sites and 9d sites) present in the crystal.
The change in energy along the diffusion path of lithium ions is shown in Figure 5. The reason why the proposed materials shown in Table 2 show high conductivity is believed to be because their diffusion barrier ( Emig ) values are smaller than that of KLi6BiO6 ( 0.13 eV), and the energy change accompanying the diffusion of lithium ions is small.
以上より、過剰リチウム存在下で提案材料が高いイオン伝導度を有する理由が理解された。すなわち、ALi6XO6が高い伝導度を示すのは、リチウムイオンが感じるポテンシャルエネルギーの変化が小さく、リチウムイオンが容易に拡散できるためである。
また、XサイトがBiである提案材料よりもXサイトがTa、Nb等である提案材料の方が高いイオン伝導度を示す。これは、Ta、Nb等のイオン半径がBiのそれよりも小さいために、リチウムイオンの拡散パスの連結性が高まり、拡散障壁が小さくなるためと考えられる。
From the above, it was understood why the proposed material has high ionic conductivity in the presence of excess lithium: ALi6XO6 exhibits high conductivity because the change in potential energy felt by lithium ions is small and lithium ions can easily diffuse.
In addition, the proposed material in which the X site is Ta, Nb, etc. exhibits higher ionic conductivity than the proposed material in which the X site is Bi. This is thought to be because the ionic radius of Ta, Nb, etc. is smaller than that of Bi, so that the connectivity of the diffusion path of lithium ions is increased and the diffusion barrier is reduced.
[2.3. ドーパントの影響]
一般式:ALi6XO6で表される提案材料において過剰リチウムを安定化させるためには、適切なドーピングが必要となる。ドーパントZを含む提案材料は、一般式:ALi6+s(X1-tZt)O6+δと表されるが、ドーパントZはよく知られているヒューム・ロザリーの法則に従って選択した。
2.3. Effect of dopants
Appropriate doping is required to stabilize the excess lithium in the proposed material, which has the general formula ALi6XO6 . The proposed material containing a dopant Z has the general formula ALi6 +s (X1 -tZt ) O6+δ , where the dopant Z was selected according to the well-known Hume-Rothery law.
図6に、第一原理分子動力学計算から求めた、過剰リチウム量を変化させた酸化物、及び、過剰リチウムとZrを同時にドープした酸化物(t=s=0.125の場合)の伝導度を示す。図6中、「X%、Y/Z」は、ドープ前にZ個のLi原子で構成される単位格子中に(Y-Z)個のリチウムイオンが過剰に導入され、単位格子に含まれるLi原子数がY個となった場合、リチウムイオンの量がX%増加することを表す。X、Y、Zの間には、X=(Y-Z)×100/Zの関係が成り立つ。 Figure 6 shows the conductivity of oxides with different amounts of excess lithium, and oxides doped with excess lithium and Zr simultaneously (when t = s = 0.125), obtained from first-principles molecular dynamics calculations. In Figure 6, "X%, Y/Z" indicates that when (Y-Z) lithium ions are introduced in excess into a unit lattice consisting of Z Li atoms before doping, and the number of Li atoms contained in the unit lattice becomes Y, the amount of lithium ions increases by X%. The relationship between X, Y, and Z is X = (Y-Z) x 100/Z.
図6より、以下のことが分かる。
(1)KLi6TaO6及びKLi6+s(Ta1-tZrt)O6の室温における伝導度は、KLi6BiO6の値(推定伝導度:4mS/cm@室温)より高い。
(2)過剰リチウムの濃度が高くなるほど、KLi6TaO6の伝導度は高くなる。
(3)KLi6+s(Ta1-tZrt)O6の室温における伝導度は、KLi6TaO6のそれより低い。これは、TaサイトのZrがイオン伝導の不純物として移動度を下げるためと考えられる。しかし、その伝導度は、5mS/cmであり、既知材料:KLi6BiO6に同量の過剰リチウムのみを導入した伝導度(4mS/cm、表2参照)より大きい。また、Biサイトに元素Zを同時にドープした場合、KLi6TaO6の場合と同様に、過剰リチウムの濃度が高くなるほど、伝導度は高くなると考えられる。
The following can be seen from FIG.
(1) The conductivity of KLi6TaO6 and KLi6 +s (Ta1 - tZrt ) O6 at room temperature is higher than that of KLi6BiO6 (estimated conductivity: 4 mS/cm at room temperature).
(2) The higher the concentration of excess lithium, the higher the conductivity of KLi6TaO6 .
(3) The conductivity of KLi 6+s (Ta 1-t Zr t )O 6 at room temperature is lower than that of KLi 6 TaO 6. This is believed to be because Zr at the Ta site reduces the mobility as an impurity in ion conduction. However, the conductivity is 5 mS/cm, which is higher than the conductivity of the known material KLi 6 BiO 6 when only the same amount of excess lithium is introduced (4 mS/cm, see Table 2). In addition, when element Z is simultaneously doped at the Bi site, it is believed that the higher the concentration of excess lithium, the higher the conductivity, as in the case of KLi 6 TaO 6 .
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。 The above describes the embodiments of the present invention in detail, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.
本発明に係るリチウムイオン伝導体は、リチウムイオン電池の固体電解質材料などに使用することができる。 The lithium ion conductor according to the present invention can be used as a solid electrolyte material for lithium ion batteries.
Claims (4)
(1)前記リチウムイオン伝導体は、次の式(1)で表される組成を有する(但し、KLi6BiO 6 、及び、KLi 6+s (Ta 1-t Z t )O 6+δ を除く)。
ALi6+s(X1-tZt)O6+δ …(1)
但し、
A(+1価)は、K及び/又はRb、
X(+5価)は、V、Nb、Ta、As、Sb、及びBiからなる群から選ばれるいずれか1以上の元素、
Z(+4価)は、Si、Ni、Se、Mn、Co、Ge、Cr、V、Fe、Rh、Ti、Pd、Ru、Ir、Pt、Re、Os、Mo、W、Nb、Ta、Sn、Hf、Zr、Tb、Pb、Pr、及びCeからなる群から選ばれるいずれか1以上の元素、
0≦s<0.5、0≦t<0.5、
δは、電気的中性が保たれる値。
(2)前記リチウムイオン伝導体が2種以上の元素Xを含む場合には前記リチウムイオン伝導体は次の式(2)を満たし、
前記リチウムイオン伝導体が元素Zを含む場合には前記リチウムイオン伝導体は次の式(3)を満たす。
|rX1-rXp|×100/rX1≦15 …(2)
|rX1-rzq|×100/rX1≦15 …(3)
但し、
rX1は、Xサイトを占有する前記元素Xの内、最も含有量が多い元素X1の6配位でのイオン半径、
rXpは、前記Xサイトを占有する前記元素Xの内、前記元素X1以外のp番目(p≧2)の元素Xpの6配位でのイオン半径、
rZqは、前記Xサイトを占有する前記元素Zの内、q番目(q≧1)の元素Zqの6配位でのイオン半径。
「Xサイト」とは、結晶構造内において、前記元素X及び前記元素Zが占有することが可能なサイトをいう。
(3)前記リチウムイオン伝導体は、空間群R3_mに属する結晶構造、又は、前記空間群R3_mに属する結晶構造の9dサイトの全部又は一部に過剰のリチウムイオンが入った結晶構造を有する。 A lithium ion conductor having the following configuration:
(1) The lithium ion conductor has a composition represented by the following formula (1) (excluding KLi 6 Bi O 6 and KLi 6+s (Ta 1-t Z t )O 6+δ ) .
ALi 6+s (X 1-t Z t )O 6+δ …(1)
however,
A (+1 valence) is K and/or Rb;
X (+5 valence) is one or more elements selected from the group consisting of V, Nb, Ta, As, Sb, and Bi;
Z (+4 valence) is one or more elements selected from the group consisting of Si, Ni, Se, Mn, Co, Ge, Cr, V, Fe, Rh, Ti, Pd, Ru, Ir, Pt, Re, Os, Mo, W, Nb, Ta, Sn, Hf, Zr, Tb, Pb, Pr, and Ce;
0≦s<0.5, 0≦t<0.5,
δ is the value at which electrical neutrality is maintained.
(2) In the case where the lithium ion conductor contains two or more elements X, the lithium ion conductor satisfies the following formula (2):
In the case where the lithium ion conductor contains an element Z, the lithium ion conductor satisfies the following formula (3).
|r X1 -r Xp |×100/r X1 ≦15…(2)
|r X1 −r zq |×100/r X1 ≦15…(3)
however,
r is the ionic radius of the most abundant element X1 in 6-coordination among the elements X occupying the X site;
rXp is the ionic radius of the p-th (p≧2) element Xp other than the element X1 among the elements X occupying the X site in 6-coordination;
r Zq is the ionic radius of the qth (q≧1) element Zq in 6-coordination among the elements Z occupying the X site.
The term "X site" refers to a site that can be occupied by the element X and the element Z in the crystal structure.
(3) The lithium ion conductor has a crystal structure belonging to a space group R3_m, or a crystal structure in which excess lithium ions occupy all or a part of the 9d sites of the crystal structure belonging to the space group R3_m.
(b)RbLi6VO6、RbLi6NbO6、RbLi6TaO6、RbLi6AsO6、RbLi6SbO6、若しくは、RbLi6BiO6からなるRb系酸化物、
(c)KLi6BiO6若しくは前記K系酸化物に含まれる前記X(+5価)の一部が前記Z(+4価)で置換されたK-Z系酸化物、又は、
(d)前記Rb系酸化物に含まれる前記X(+5価)の一部が前記Z(+4価)で置換されたRb-Z系酸化物
を含む請求項1又は2に記載のリチウムイオン伝導体。 (a) K-based oxides such as KLi 6 VO 6 , KLi 6 NbO 6 , KLi 6 AsO 6 , or KLi 6 SbO 6 ;
(b) Rb -based oxides such as RbLi6VO6 , RbLi6NbO6 , RbLi6TaO6 , RbLi6AsO6 , RbLi6SbO6 , or RbLi6BiO6 ;
(c) KLi 6 BiO 6 or a K-Z-based oxide in which a part of the X (+5 valence) contained in the K-based oxide is replaced with the Z (+4 valence), or
(d) The lithium ion conductor according to claim 1 or 2, which contains an Rb-Z-based oxide in which a part of the X (+5 valence) contained in the Rb-based oxide is replaced with the Z (+4 valence).
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