[发明专利]具有石榴石结构的离子导体

权利要求书

1.具有石榴石型晶体结构的固体离子导体的用途，用作电极涂料或电极前的保护层。

2.涂覆有具有石榴石型晶体结构的固体离子导体的电极。

3.包括一个或多个根据权利要求2的电极的电池。

4.具有石榴石型晶体结构且化学计量组成为L_7+xA_xG_3-xZr₂O₁₂的固体离子导体，其中

L在各种情况下独立地为单价阳离子，

A在各种情况下独立地为二价阳离子，

G在各种情况下独立地为三价阳离子，

0≤x≤3，和

O可以部分或全部被二价或例如N^3-的三价阴离子替代。

5.根据权利要求4的固体离子导体，其中0≤x≤1。

6.根据权利要求4或5的固体离子导体，其中L选自Li、Na和/或K。

7.根据权利要求6的固体离子导体，其中L＝Na。

8.根据权利要求4至7任一项的固体离子导体，其中A是二价碱土金属阳离子。

9.根据权利要求4至8任一项的固体离子导体，其中A选自Ca、Sr和/或Ba。

10.根据权利要求4至6任一项的固体离子导体，其中所述化学计量组成为Li₇La₃Zr₂O₁₂。

11.制备根据权利要求4至10任一项的固体离子导体的方法，其特征在于使L、A、G和Zr的盐和/或氧化物互相反应。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于所述反应借助例如Pechini法的前体法、甘氨酸法和借助所述组分的溶解盐的沉淀反应进行。

13.根据权利要求11的方法，其特征在于所述反应以固相反应进行。

14.根据权利要求11或13的方法，其特征在于以硝酸盐、碳酸盐或氢氧化物的形式使用L和A，并使它们与G₂O₃和ZrO₂反应。

15.根据权利要求11、13和14任一项的方法，包括下述步骤：

a)将原料混合并球磨，优选在2-丙醇中使用氧化锆容器和球进行球磨，

b)在400至1000℃在空气中将获自a)的混合物加热2至10小时，

c)球磨，优选在2-丙醇中使用氧化锆容器和球进行球磨，

d)将混合物等静压制，以制得所需的形状，和

e)在700至1200℃将覆盖有相同组成的粉末的获自步骤d)的产物烧结10至50小时。

16.根据权利要求15的方法，其中将混合物在步骤b)中在700℃加热6小时和在步骤e)中在900℃烧结24小时。

17.根据权利要求4至10任一项的固体离子导体的用途，用于电池、蓄电池、超级电容器、燃料电池、传感器、热电转换器、和/或例如窗口、VDUs和外墙的电致变色设备中。

18.根据权利要求1的用途，其中使用根据权利要求4至10任一项的离子导体。

19.根据权利要求2的电极，其中使用根据权利要求4至10任一项的离子导体。

20.包括一个或多个根据权利要求19的电极的电池。