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日本提出鋰電池固體電解質(zhì)LLZ的新合成方法

作者:中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)新聞中心 來(lái)源:綜合報(bào)道 發(fā)布時(shí)間:2013-07-18 瀏覽:
中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:日本精細(xì)陶瓷中心(JFCC,名古屋市))表示以低成本合成全固體型鋰離子充電電池的固體電解質(zhì)已經(jīng)有了眉目,而固體電解質(zhì)正是全固體型鋰離子充電電池產(chǎn)品化的關(guān)鍵。作為固體電解質(zhì)的有力候補(bǔ)備,氧化物離子導(dǎo)電體Li7La3Zr2O12(鋰鑭鋯氧,LLZ)被人看好,現(xiàn)在JFCC開(kāi)發(fā)出了在低溫條件下合成該物質(zhì)的技術(shù),從而獲得了降低成本的可能性(見(jiàn)圖)。
圖:LLZ的結(jié)晶構(gòu)造
 
  LLZ作為鋰離子導(dǎo)電性氧化物,對(duì)水及鋰(金屬)具有穩(wěn)定性,因此作為全固體型鋰離子充電電池固體電解質(zhì)材料的有力候補(bǔ)而備受期待。制備該物質(zhì)時(shí),目前一般采用以碳酸鹽Li2CO3與氧化物L(fēng)a2O3、ZrO2的混合物為起始原料發(fā)生固相反應(yīng)來(lái)合成的方法。

  JFCC材料技術(shù)研究所的材料加工部門對(duì)該合成方法進(jìn)行了詳細(xì)研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),通過(guò)兩種合成反應(yīng)途徑后,最終都獲得了單相LLZ。一種合成反應(yīng)途徑是在650℃下制備名為L(zhǎng)a2Zr2O7的中間生成物,然后在高溫700℃下變成LLZ。另一種合成反應(yīng)途徑是在700℃下制備名為L(zhǎng)i2ZrO3的中間生成物,然后在900~1250℃高溫下變成LLZ。兩種反應(yīng)途徑最后均獲得了單相LLZ。

  據(jù)此,JFCC的材料加工部門提出了以La2Zr2O7為起始原料的新合成方法。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)將較便宜的La2Zr2O7與鋰原料Li2CO3相混合,并在750℃下進(jìn)行1小時(shí)的高溫固相反應(yīng),就可獲得單相的LLZ粉末。“無(wú)需像原有合成方法那樣在900~1250℃的高溫下處理,因此能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化”。

  利用粉末X線衍射法確認(rèn)獲得了單相LLZ。JFCC材料加工部門介紹說(shuō),這種先制備基于氧化物的化合物骨架構(gòu)造物,然后再通鋰原料插入Li原子的合成方法“由于是在750℃的低溫下進(jìn)行的,因此幾乎不會(huì)產(chǎn)生鋰的揮發(fā),不會(huì)過(guò)多消耗鋰”。此次的新合成方法已在日本國(guó)內(nèi)申請(qǐng)了專利。
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