中國粉體網(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)的鋰離子電導率比四方相高出100倍，可應用于全固態(tài)電池中，因此穩(wěn)定LLZO的立方相結(jié)構(gòu)是保持高離子電導率的關(guān)鍵。

自2007年第一次報道LLZO結(jié)構(gòu)及鋰離子電導率時，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)過較長時間的高溫燒結(jié)之后，LLZO形成了立方相。

為了證明Al通過高溫燒結(jié)進入到LLZO中，研究者又設計了一系列實驗充分驗證了Al穩(wěn)定LLZO立方相的作用。但是通過坩堝來獲得Al元素穩(wěn)定LLZO立方相，具有隨意性，無法控制Al進入到LLZO的量，工作不具有重復性。

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進入LLZO體相中穩(wěn)定LLZO立方相的同時還能提高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LLZO的致密化，體現(xiàn)了氧化鋁材料的“強大功能”。但是，LLZO本身在使用過程中還存在一個嚴峻的問題，就是它極易與空氣中的CO₂、H₂O反應生成副產(chǎn)物LiCO₃，致使LLZO離子電導率降低，甚至喪失。

此時，氧化鋁再一次發(fā)揮了它的能力。中國粉體網(wǎng)了解到，中北大學的科研人員針對上述問題，通過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的無定形氧化鋁薄膜層。該薄膜層有效提高了LLZO對氣體的阻隔性，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，對孔洞實現(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)合對氣體的滲透起到了阻隔作用。

參考來源：

[1]楊彥飛等：Li7La₃Zr₂O₁₂基氧化鋁薄膜的制備及對固態(tài)電解質(zhì)應用性能的影響，中北大學化學與化工學院

[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

[3]中國粉體網(wǎng)：氧化鋁應用于LLZO固態(tài)電解質(zhì)的“坎坷歷程”

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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