中國(guó)粉體網(wǎng)訊 研究發(fā)現(xiàn)，鋰鑭鋯氧(LLZO)固態(tài)電解質(zhì)其結(jié)構(gòu)有立方相和四方相之分，其中立方相結(jié)構(gòu)的鋰離子電導(dǎo)率比四方相高出100倍，可應(yīng)用于全固態(tài)電池中，因此穩(wěn)定LLZO的立方相結(jié)構(gòu)是保持高離子電導(dǎo)率的關(guān)鍵。
自2007年第一次報(bào)道LLZO結(jié)構(gòu)及鋰離子電導(dǎo)率時(shí)，研究者并未有意添加Al到固態(tài)電解質(zhì)中去，只是偶然發(fā)現(xiàn)在氧化鋁坩堝中經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的高溫?zé)Y(jié)之后，LLZO形成了立方相。
為了證明Al通過(guò)高溫?zé)Y(jié)進(jìn)入到LLZO中，研究者又設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)充分驗(yàn)證了Al穩(wěn)定LLZO立方相的作用。但是通過(guò)坩堝來(lái)獲得Al元素穩(wěn)定LLZO立方相，具有隨意性，無(wú)法控制Al進(jìn)入到LLZO的量，工作不具有重復(fù)性。
于是，研究者們就在LLZO制備初期直接加入氧化鋁，意在使得Al進(jìn)入LLZO體相中穩(wěn)定LLZO立方相的同時(shí)還能提高LLZO的致密度。而提高LLZO致密度的原理是緣于Al2O3可與Li2O在高溫下形成液相以助于LLZO的致密化。
在LLZO固態(tài)電解質(zhì)中摻雜氧化鋁既能獲得更穩(wěn)定的立方相又能促進(jìn)LLZO的致密化，體現(xiàn)了氧化鋁材料的“強(qiáng)大功能”。但是，LLZO本身在使用過(guò)程中還存在一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題，就是它極易與空氣中的CO2、H2O反應(yīng)生成副產(chǎn)物L(fēng)iCO3，致使LLZO離子電導(dǎo)率降低，甚至喪失。
此時(shí)，氧化鋁再一次發(fā)揮了它的能力。中國(guó)粉體網(wǎng)了解到，中北大學(xué)的科研人員針對(duì)上述問(wèn)題，通過(guò)采用一種很特別的先旋涂后燒結(jié)的方法，在LLZO表面構(gòu)筑氧化鋁薄膜，借助致密氧化鋁薄膜阻隔LLZO與空氣的直接接觸，改善和提高了LLZO的空氣-水穩(wěn)定性。
結(jié)果表明，采用該方法可在LLZO表面構(gòu)筑厚度約為13.34μm的無(wú)定形氧化鋁薄膜層。該薄膜層有效提高了LLZO對(duì)氣體的阻隔性，增大了LLZO表面疏水特性，在一定程度上抑制了Li2CO3的生成。除了該氧化鋁薄膜層，另有一部分氧化鋁滲入LLZO內(nèi)部，對(duì)孔洞實(shí)現(xiàn)了填充，提高了LLZO致密度。表面氧化鋁薄膜和孔洞中填充的氧化鋁聯(lián)合對(duì)氣體的滲透起到了阻隔作用。
參考來(lái)源：
[1]楊彥飛等：Li7La3Zr2O12基氧化鋁薄膜的制備及對(duì)固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)用性能的影響，中北大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院
[2]薛雯娟：石榴石型鋰離子固態(tài)電解質(zhì)的研究，重慶大學(xué)
[3]中國(guó)粉體網(wǎng)：氧化鋁應(yīng)用于LLZO固態(tài)電解質(zhì)的“坎坷歷程”
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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