[發明專利]鋰氧化物石榴石批料組合物及其固體電解質隔膜

在審

• 申請號: 201680034489.1
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN107787529A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: M·E·巴丁;L·W·克斯特;宋真
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M10/052;H01M10/0562;C01G25/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 徐鑫,項丹

本申請根據35 U.S.C.§119，要求2015年04月14日提交的美國臨時申請系列第62/147,078號的優先權，本文以該申請為基礎并將其全文通過引用結合于此。

本申請涉及2014年10月16日提交的題為“METHOD OF MAKING LITHIUM-ION CONDUCTIVE GARNET AND MEMBRANES THEREOF(鋰離子導電石榴石及其隔膜的制造方法)”的共同擁有和轉讓的共同待審臨時專利申請USSN 62/064605，但是沒有要求其優先權。

本文所述的出版物或專利文獻的全文內容分別通過參考結合于本文。

背景技術

本公開涉及鋰離子導電固體電解質組合物及其隔膜。

發明內容

在一些實施方式中，本公開提供了：

鋰氧化物石榴石批料組合物及其固體電解質隔膜；

包含所揭示的固體電解質隔膜的含Li金屬儲能裝置；以及

鋰氧化物石榴石批料組合物、鋰氧化物石榴石組合物及其固體電解質隔膜以及含Li金屬儲能制品或裝置的制造方法。

附圖說明

在本公開的實施方式中：

圖1顯示現有技術SEM圖像：0.3Ga-LLZO(a)；0.4Ga-LLZO(b)；0.5Ga-LLZO(c)；燒制到1080℃之后的1.0Ga-LLZO球粒(d)；以及SEM圖像(e)和(f)分別是0.3Ga-LLZO和1.0Ga-LLZO樣品的截面圖(參見H.E.Shinawi等人和J.Wolfenstine，下文引用)。

圖2顯示申請人的先前的現有技術的0.6Ga-LLZO在燒制到1050℃之后的經拋光的截面SEM圖像，其在上述所述的共同待審的USSN 62/064605中公開。建立了跨過整個球粒厚度的巨大顆粒尺寸。

圖3顯示申請人的先前的現有技術的0.2Ga-LLZO在燒制到1180℃之后的經拋光的截面SEM圖像，其在上述所述的共同待審的USSN 62/064605中公開。

圖4A和4B分別顯示所揭示的噴射研磨立方體石榴石粉末(圖4A)和攪拌研磨石榴石粉末(圖4B)的粒度分布。

圖5A和5B分別顯示W和Ga共摻雜的石榴石(圖5A)和僅Ga摻雜的石榴石(圖5B)的經拋光截面的SEM圖像。

圖6A和6B顯示經燒制的W和Ga共摻雜的石榴石條帶的SEM圖像；

圖7A至7E顯示在950℃燒結30小時之后，通過球粒壓制制造的選定的石榴石組合物隔膜的破裂橫截面SEM圖像。

圖8顯示示例性0.5mm厚的摻雜石榴石(MAA)球粒在0.5mA/cm²的電流密度下的電池測試測量結果。

具體實施方式

下面將參考附圖(如果存在的話)詳細描述本文的各種實施方式。對各種實施方式的參考不限制本發明的范圍，本發明范圍僅受所附權利要求書的范圍的限制。此外，在本說明書中列出的任何實施例都不是限制性的，且僅列出要求保護的本發明的諸多可能實施方式中的一些實施方式。

在一些實施方式中，所揭示的制造方法和使用方法提供了一個或多個優勢特征或方面，包括例如，如下文所述。任一項權利要求所述的特征或方面一般在本發明的所有方面適用。在任一項權利要求中所述的任意單個或多個特征或方面可以結合或與任一項或多項其它權利要求中所述的任意其它特征或方面結合或置換。

定義

在所揭示的石榴石組合物和化學式內容中的“標稱”“標稱化學式”或者類似術語指的是通過例如ICP確定的確切的石榴石組成或確切的化學式。所揭示的石榴石批料組合物分別包含10重量％的Li過量，該過量Li基本結合在所得到的標稱石榴石組合物中。所揭示的標稱石榴石組合物和化學式，其含有超過十二個(12個)氧原子，這不同于僅含有12個氧原子的純石榴石化學式。所揭示的石榴石組合物含有痕量的第二相，例如，沒食子酸鋰相或者燒綠石(La₂Zr₂O₇)相，這通過XRD結果所證實(參見下表2、3和6)。

“LLZO”或者類似術語指的是例如化學式為Li₇La₃Zr₂O₁₂的固體鋰石榴石組合物。

“隔膜”或“球粒”或者類似術語指的是例如作為鋰離子電池或類似制品的一部分外壁的固體電解質組件。