固态电池之锂镧锆氧的制备方法
电解质作为电池的重要组成部件,其性能的好坏直接决定了电池性能的优劣。与液态电解液相比,固体电解质在材料安全性、稳定性和组装电池的设计简单性等方面具有明显优势。但固态电解质体系仍然面临离子电导率较低(对比电解液)以及固-固界面不兼容的问题。
按照电解质材料的选择,固态电池可以分为聚合物、氧化物、硫化物三种体系电解质。其中,聚合物电解质属于有机电解质,氧化物与硫化物属于无机陶瓷电解质;按照正负极材料的不同,固态电池还可以分为固态锂离子电池(沿用当前锂离子电池 材料体系,如石墨+硅碳负极、三元正极等)和固态锂金属电池(以金属锂为负极)
在无机陶瓷电解质以及目前研究较多的刚柔并济的复合电解质的制备中,LLZO因其良好的热稳定性与电化学稳定性而被广泛研究,是一种极具应用前景的材料。
常见立方相LLZO的制备方法有固相反应法、溶胶凝胶法、共沉淀法。其中,固相反应法中常用镧、锆氧化物与锂盐进行球磨混合后进行煅烧,通常制备所得LLZO的尺寸在几微米到几十微米左右。而溶胶凝胶法采用硝酸溶解金属盐,获得的凝胶粉末进行煅烧后易得到四方相LLZO,进一步掺杂煅烧可得到立方相LLZO,粒径最小可达到1微米左右。而共沉淀法一般包括正向沉淀和反向沉淀法,所制得的粒径大小均在微米量级。上述几种方法制备获得的立方LLZO大多为微米颗粒,而作为复合电解质中的填料,纳米颗粒因其比表面积高、利于立方相的稳定、有利于制备柔性电解质膜等优点更具应用潜力。
因此,寻找发现新的方法制备纳米级LLZO,在促进锂镧锆氧基固体电解质材料的推广应用方面将具有重大意义。
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