[發明專利]制備鋁替代的石榴石的方法

在審

• 申請號: 201410259023.4
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN104628381A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 成柱詠;孫參翼;李豪澤
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/50;C04B35/622
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本公開涉及用于制備立方結構、同時在將Al添加到石榴石類材料中具有優良離子電導率的Li₇La₃Zr₂O₁₂(在下文中稱為LLZ)中時鋰位被鋁(Al)替代的方法。

更具體地，本公開涉及通過將鋁(Al)加入到在常溫下是立方相的LLZ以使立方結構穩定、同時用Al替代鋰位以便呈現液相燒結效果從而增加密度的提高Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZ)的物理性質的方法。

背景技術

無機類固體電解質化學劃分為氧化物和硫化物，并且具有優良電導率的氧化物類固體電解質候選者的實例包括鈣鈦礦和石榴石。本公開限于石榴石類材料中的LLZ。

對于材料的研究可大體分成合成、分析和評估三個步驟。在它們之中，合成步驟是重要的部分，其可決定材料的物理性質并極大地影響日后材料的獨立開發。圖1示出LLZ的合成工序。

歐洲專利申請公開第EP2159867A1號公開了根據石榴石類材料之中的Li₇La₃Zr₂O₁₂中所包含的Al₂O₃中的Al含量分析Li導電性的關系的方法。

文章Synthesis?of?Garnet?Structured?Li₇+x?La_3Y?x?Zr_2-x?O₁₂(x＝0-0.4)by?Modified?Sol-Gel?Method公開了根據制備石榴石類材料之中的Li₇La₃Zr₂O₁₂的立方相時的溫度和氧量來合成電解質的方法。

文章Synthesis?of?Cubic?Li₇La₃Zr₂O₁₂by?Modified?Sol-gel?Process公開了根據石榴石類材料之中的Li₇La₃Zr₂O₁₂中所包含的Al₂O₃中的Al含量對Li導電率關系的分析。

韓國專利申請公開第KR10-2010-0053543A號公開了具有石榴石型結構且化學穩定的固體離子導體在電池、蓄電池、電致變色器件和其他電化學電池中的用途，以及適于其用途的新化合物。

發明內容

本公開提供添加鋁(Al)使得在與鋰替代的同時使Li₇La₃Zr₂O₁₂的立方結構穩定的方法，并進一步提供對于立方結構基于Al量發生密度和燒結方面的變化的分析結果。

根據本公開的示例性實施方式，用于制備立方相Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZ)的方法包括干法混合Li₂CO₃、La₂O₃、ZrO₂和Al₂O₃。將混合物在800℃至1,000℃燒制5至7小時，自然冷卻，并干法混合。

使用混合物制造在120MPa至150MPa下尺寸為8mm至12mm的小球。然后，將小球在1,000℃至1,250℃燒制20至36小時。

根據本公開，立方相LLZ中的Li被Al替代。

替代的Al可以以0.52mol至0.80mol的量存在，并且LLZ摻雜有2.5wt％至3.76wt％量的Al₂O₃。

本公開實施添加Al使得在替代鋰的同時使Li₇La₃Zr₂O₁₂的立方結構穩定的方法，以及對于立方結構基于Al量發生的密度變化和燒結的分析。

附圖說明

圖1示出Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZ)的合成工序。