[发明专利]一种高锂离子电导率的固体电解质及其制备方法

权利要求书

1.一种高锂离子电导率石榴石型固体电解质，其特征在于该固体电解质的化学式为Li_7-3xGa_xLa₃Zr₂O₁₂，空间群为I-43d，其锂离子电导率为(2.0×10^-4-1.45×10^-3)S/cm，致密度为(90-98)％，其中x的取值范围为0.15-0.6。

2.权利要求1所述高锂离子电导率石榴石型固体电解质的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(a)按照化学计量比且锂过量(5-20)％的比例，将锂源、镓源、镧源、锆源与有机溶剂混合，经球磨、干燥处理得到混合粉末；

(b)将步骤(a)所得混合粉末加热进行预烧，然后再进行球磨、干燥处理，得到预烧粉料；

(c)将步骤(b)所得预烧粉料与粘结剂混合，接着压制成型、烧结即可。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述锂源选自氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂中的任意一种或其中几种，所述镓源选自氧化镓、碳酸镓、硝酸镓、氢氧化镓中的任意一种或其中几种，所述镧源选自氧化镧、碳酸镧、硝酸镧、氢氧化镧中的任意一种或其中几种，所述锆源选自氧化锆、碳酸锆、硝酸锆、氢氧化锆中的任意一种或其中几种。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述镧源具体为氧化镧，使用前需在800-1000℃下煅烧2-12h，然后在干燥环境中自然冷却。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)中所述有机溶剂选自异丙醇、乙醇、丙酮中的任意一种，有机溶剂与金属化合物总质量之比为1:2-8。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)和(b)中球磨时间为6-24h，球磨机转速100-500r/min，球磨后将物料置于80-120℃下干燥6-24h。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(b)中将混合粉末加热至800-900℃煅烧4-12h。

8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(c)中所述粘结剂选自聚乙烯醇水溶液、聚乙烯醇缩丁醛水溶液、聚氯乙烯水溶液、酚醛树脂水溶液中的任意一种，水溶液中粘结剂的质量分数为5％-20％，粘结剂的加入量相当于金属化合物总质量的5％-30％，两者混合后研磨10-30min。

9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(c)中压制成型时间为5-30min，压力为50-500MPa。

10.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(c)中烧结时将坯体以0.5-20℃/min的升温速率从室温加热至900-1230℃，保温6-24h，然后随炉冷却。