[發明專利]一種提高鋰鑭鋯氧立方相穩定性的方法

有效

• 申請號: 202111184124.6
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113912120B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 鄭興華;王其競;郭昊軒
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C01G39/00
• 分類號: C01G39/00;H01M10/0562
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明公開了一種提高鋰鑭鋯氧立方相穩定性的方法，采用MoO₃置換Li₇La₃Zr₂O₁₂中部分ZrO₂，制得Li_7?2xLa₃Zr_2?xMo_xO₁₂，0x≤0.1。與Li₇La₃Zr₂O₁₂相比，Li_7?2xLa₃Zr_2?xMo_xO₁₂電解質片不容易產生雜相，具有高純度的石榴石立方相，具備高離子電導率，簡化了制備工藝，在鋰離子電池領域和中低溫燃料電池方面具有很好的工業生產潛力。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池和中低溫燃料電池技術領域，具體涉及一種提高鋰鑭鋯氧立方相穩定性的方法。

背景技術

近年來，鋰離子電池快速發展，鋰離子電池由于其高的比能量密度受到廣泛的關注，并且已經運用于便攜式移動設備、電動汽車、儲能電站等多種領域。由于大多采用有機電解液及凝膠聚合物電解液，導致其存在電解液電化學穩定性差、易燃、易爆等安全性問題，引起了人們對鋰電池的安全性能方面的極大關注，這些問題也極大地限制了鋰離子電池的使用。

相對于液態電解質，固態電解質其較高的鋰離子電導率、較寬的電化學窗口、良好的安全體系及簡化設計等優點吸引力研究人員的注意，其中氧化物無機固態電解質是極具應用前景的新型材料，適用于新能源和鋰離子電池行業，CN112670561A、CN111916836A及CN109119573A通過粉末包覆電極材料、粉末涂敷隔膜等以提高電池的綜合性能，但是仍然存在局限性。

Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)是一種比較常見的石榴石固態電解質，有四方相和立方相兩種晶體結構，兩者的骨架均由LaO₈十二面體和ZrO₆八面體構成，區別在于間隙處的Li⁺排布方式不同。由于立方相中包含更多的鋰空位，立方相中的Li⁺相較于四方相更易遷移，所以立方相具有遠高于四方相的離子電導率、高對Li穩定性、高能量密度及寬電化學窗口等優點。

雖然立方相石榴石Li₇La₃Zr₂O₁₂電解質具有高離子電導率，但立方相Li₇La₃Zr₂O₁₂一方面難以合成，文獻(Ramaswamy?Murugan,Venkataraman?Thangadurai,WernerWeppner,?Fast?Lithium?Ion?Conduction?in?Garnet-Type?Li₇La₃Zr₂O₁₂,?PhysicalInorganic?Chemistry,doi:?10.1002/chin.200750009)?報道，在1230℃燒結6h才能合成了立方相；另一方面在高溫時候容易轉變成四方相，因此提高石榴石立方相的穩定性和簡單合成成為學術界和工程界的熱點和焦點。