[發明專利]傳導鋰離子的石榴石型化合物

有效

• 申請號: 201280035617.6
• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號: CN103687811B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發明（設計）人: U.艾澤勒;T.克勒;S.欣德貝格爾;A.洛格亞特;B.科青斯基
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;C01G25/00;C01G33/00;C01G35/00;C04B35/48;H01M10/052
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周鐵;林森

1.具有下列化學通式的石榴石型晶體結構的化合物：

其中A、A'和A表示所述石榴石型晶體結構的十二面體位置，其中

A???表示選自La、Y、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb的至少一種元素，

A'??表示選自Ca、Sr和Ba的至少一種元素，

A??表示選自Na和K的至少一種元素，

0≤a'＜2?和

0≤a＜1，

其中B、B'和B表示所述石榴石型晶體結構的八面體位置，其中

B???表示選自Zr、Hf和Sn的至少一種元素，

B'??表示選自Ta、Nb、Sb和Bi的至少一種元素，

B??表示選自Te、W和Mo的至少一種元素，

0≤b'≤2?和

0≤b≤2，

其中C'和C表示所述石榴石型晶體結構的四面體位置，其中

C'??表示選自Al和Ga的至少一種元素，

C??表示選自Si和Ge的至少一種元素，

0≤c'≤0.5?和

0≤c≤0.4，和

其中n?=?7?+?a'+?2·a-?b'-?2·b-?3·c'-?4·c和5.5≤n≤6.875，

其中當b'=2時，6.0＜n＜6.875或5.5≤n≤6.875和c'+c＞0，和

其中當B'為Nb時，6.0＜n＜6.4或5.5≤n≤6.875和c'+c＞0和/或a'+a＞0。

2.根據權利要求1的化合物，其中5.9≤n≤6.6、尤其6.0＜n＜6.5。

3.根據權利要求1或2的化合物，其中B'表示Ta或表示Ta和選自Nb、Sb和Bi的至少一種元素，和/或其中b'+b＞0。

4.根據權利要求1至3之一的化合物，其中C'表示Al和/或C表示Si，和/或其中c'+c＞0。

5.根據權利要求1至4之一的化合物，其中a'+a＞0。

6.根據權利要求1至5之一的化合物，其具有下列化學通式的石榴石型晶體結構：

其中La和A'表示所述石榴石型晶體結構的十二面體位置，其中

A'?表示選自Ca、Sr和Ba的至少一種元素，和

0＜a'＜2，

其中Zr和B'表示所述石榴石型晶體結構的八面體位置，其中

B'?表示選自Ta、Nb、Sb和Bi的至少一種元素，和

0＜b'≤2，和

其中Al和Si表示所述石榴石型晶體結構的四面體位置，其中

0≤c'≤0.5

0≤c≤0.4，和

c'+c＞0、尤其c'＞0和/或c＞0，和

其中n?=?7?+?a'+?2·a-?b'-?2·b-?3·c'-?4·c和5.5≤n≤6.875、尤其5.9≤n≤6.6、例如6.0＜n＜6.5。

7.根據權利要求1至6之一的化合物，其中

其中C'和C、尤其Al和/或Si表示所述石榴石型晶體結構的四面體位置24d，和/或

其中B、B'和B、尤其Zr和B'表示所述石榴石型晶體結構的八面體位置16a，和/或

其中A、A'和A、尤其A'表示所述石榴石型晶體結構的十二面體位置24c。

8.鋰離子傳導體，特別是傳導鋰離子的固體電解質，其包含根據權利要求1至7之一的化合物。

9.原電池，特別是電池，其包含根據權利要求1至7之一的化合物或根據權利要求8的鋰離子傳導體。

10.根據權利要求9的原電池，其中所述原電池是鋰-硫-電池、鋰-氧-電池或鋰-離子-電池。

11.根據權利要求9或10的原電池，其中所述原電池包含根據權利要求1至7之一的化合物或根據權利要求8的鋰離子傳導體作為傳導鋰離子的固體電解質，特別是用于隔離陰極和陽極。

12.制備特別是根據權利要求1至10之一的具有石榴石型晶體結構的化合物的方法，其包括下列的方法步驟：

a）?提供粉末混合物，其包含下列物質、特別是由下列物質組成：

-????至少一種鋰化合物，

和

-????選自La、Y、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb的元素的至少一種化合物，和

-????選自Zr、Hf、Sn、Ta、Nb、Sb、Bi、Te、W和Mo的元素的至少一種化合物，和/或

-????任選選自Al、Ga、Si和Ge的元素的至少一種化合物和/或

-????任選選自Ca、Sr、Ba、Na和K的元素的至少一種化合物，

其中所述粉末混合物以如下選擇的化學計量的量具有不同于鋰的元素的化合物，即使得待形成的具有石榴石型晶體結構的化合物的鋰含量在5.5≤n≤6.875、例如5.9≤n≤6.6、尤其6.0≤n≤6.5的范圍；

b）?在≥600℃至≤1000℃、尤其≥850℃至≤950℃的溫度范圍煅燒所述粉末混合物，

c）?任選將所述粉末混合物壓制成成型體，特別是在單軸壓力和等靜壓力下，

d）?在≥900℃至≤1250℃、尤其≥1100℃至≤1200℃的溫度范圍燒結所述粉末混合物或所述成型體。