Preparation of Sulfide Glass Solid Electrolytes with High Air Stability/Ionic Conductivity for All-Solid-State Batteries

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22558
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0502:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, inorganic materials chemistry, energy-related chemistry, and related fields
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Otoyama Misae 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (50880746)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: 硫化物固体電解質 / ガラス / ガラスセラミックス / 全固体電池

Outline of Final Research Achievements

Sulfide solid electrolytes for all-solid-state batteries have low stability to moisture and emit H2S gas when exposed to air. It is necessary to develop novel solid electrolytes exhibiting high air stability and high ionic conductivity. Li4SnS4 has reported as an air-stable solid electrolyte. In this study, Li4SnS4 with Li3PS4 and LiI prepared by mechanochemical treatment showed higher ionic conductivity than Li4SnS4 and similar air stability to Li4SnS4.

Free Research Field

無機材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでは、耐湿性の高い電解質として、固相合成により作製したLi4SnS4をベースとした結晶材料が多く報告されてきた。Li4SnS4はガラス化しづらいが、各種特性を向上させる材料をメカノケミカル処理により混合させ、多成分化することで、ガラス材料が合成できることを明らかにした。また、硫化物電解質の耐湿性の課題を解決することにより、電解質作製時の環境を厳しく制御する必要がなくなるため、作製コストを低くすることができる。よって、本研究で開発した材料系が全固体電池の実用化に大きく貢献できることが期待される。