[发明专利]一种Li7

说明书

本发明涉及一种合成固体电解质材料立方体状Li₇La₃Zr₂O₁₂的制备方法；属于电化学能源技术领域。本发明所制备的Li₇La₃Zr₂O₁₂采用非水解溶胶凝胶法合成前驱体，前驱体在80~100℃蒸发、200℃干燥、研磨后，通过马弗炉升温到700‑900℃烧结4~12 h，得到尺寸为3~10μm立方体堆积的Li₇La₃Zr₂O₁₂电解质材料。本发明原料廉价易得，工艺简单、操作方便，环境友好，所合成产物形貌规则有序。该方法制备的Li₇La₃Zr₂O₁₂材料热稳定性和化学稳定性好。

技术领域

本发明涉及一种立方体状Li₇La₃Zr₂O₁₂固体电解质非水解溶胶凝胶制备方法，属于化学电源技术领域。

背景技术

石榴石型固体电解质Li₇La₃Zr₂O₁₂ (LLZO)是固态电解质的一种，因具有电子电导率低，晶界电阻小，热稳定性和化学稳定性好，随温度升高，离子电导率会增大的特点，受到科研人员广泛的关注。

众多LLZO公开制备方法中，有高温固相法，溶胶凝胶法，共沉淀法等多种方法。高温固相法由于方法简单，操作方便等优点，在实际生产中得到了广泛的应用；溶胶凝胶法具有产物颗粒度小，反应温度低，反应可控，化学均匀性好等特点。

在中国专利公开号CN105406116A中报道了一种LLZO的合成方法：首先以有机金属盐为原料，分别以水，乙醇和醋酸为溶剂逐个溶解，混合后经陈化得到凝胶，最终烧结制备得到LLZO材料。但其采用金属有机盐为原料，成本较高，且原料需分步溶解，物料比控制严格，实验步骤繁多。

在中国专利公开号CN16025348A中报道了一种LLBZO的合成方法：原料通过微波反应，经固液分离，洗涤得到前驱体粉末，将前驱体粉末冷等静压，干压成型，在1000~1200℃保温4~6 h，冷却得到硼掺杂的LLZO固态电解质材料。但此方法前驱体制备工艺复杂，所得材料颗粒粒径较大，且均匀性差，烧结温度过高。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种立方体状Li₇La₃Zr₂O₁₂的非水解溶胶凝胶制备方法。该制备方法步骤简单，原料廉价易得，所得材料纯度较高且粒径均匀。

本发明的技术方案如下：

一种立方体状Li₇La₃Zr₂O₁₂固体电解质制备方法，其包括以下步骤：

(1)将镧盐，锂盐，和锆盐水合物置于盛有乙醇的的烧杯中，得到悬浊液；

(2)在搅拌下，将稀硝酸加入到步骤(1)的悬浊液中，得到无色透明溶胶；

(3)将步骤(2)的溶胶在80~100℃水浴蒸发干燥3~4 h，得到凝胶；

(4)将步骤(3)的凝胶在200℃干燥2~4 h，热解，得到前驱体；

(5)将步骤(4)的溶胶凝胶前驱体，研磨均匀后，在700~900℃烧结4~12 h，自然冷却得到LLZO固态电解质材料。

本发明优选的，步骤(1)所述锂源为硝酸锂，碳酸锂，氢氧化锂之一种；所述镧源为硝酸镧，碳酸镧，氢氧化镧，氧化镧之一种；所述锆源为硝酸锆，硝酸氧锆水合物之一种。