【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开在一些实施方案中一般涉及锂氧化物的制造，包括经掺杂和未掺杂的锂镧锆氧化物(llzo)材料，以及生产方法。
技术介绍
1、在锂离子电池中，常规用锂钴氧化物作为阴极材料。然而，也已经开发和使用了许多替代的材料系统。通常，锂和氧是材料系统的必要部分。钴可经常由其它金属元素完全或部分取代，如镍和锰。由于这个原因，可将大多数锂离子电池描述为锂金属氧化物电池。
2、锂金属氧化物作为固体粉末制备。粉末中的微结构、形态、粒度以及可能污染的程度和类型在选择粉末作为合适材料在锂离子电池中用作阴极起决定性作用。这些性质影响电池的电化学特征。具体地讲，能量密度非常重要。例如，能量密度可影响电动车辆能够行驶的距离，并且受上述微结构参数的影响。
3、因此，必须精确地调整锂金属氧化物材料的微结构。锂金属氧化物为锂氧化物和其它金属的氧化物的混晶。常规地，通过在一定大气条件下在高温(通常在800-1000℃之间)热处理各氧化物的混合物，形成这些混晶。各氧化物又通过向混合物加入各种原材料来提供。起始原材料通常为锂和其它各自金属元素的氢氧化物或碳酸盐。通过热处理这些起始材料，在高温释放水(h2o)或二氧化碳(co2)。剩余的氧化物通过进一步处理在混晶中稍后参与。通常，在材料的制造过程中，在第一步骤从相同元素的各自氢氧化物或碳酸盐提取各种氧化物，然后，在第二步骤，从这些氧化物生产所需的混晶。
4、第一步骤称为煅烧，其中两种固体一起反应形成第三固体，并且释放气体。第二步骤称为烧结或固体扩散。一旦反应开始所需的温度和起始材料可用，
5、因此，需要用于生产具有小粒度和高密度的锂氧化物材料的新方法。
技术实现思路
1、本文的一些实施方案涉及一种用于生产固体电解质材料的方法，所述方法包括：在氢气存在下在低于碳酸锂熔点的温度加热包含碳酸锂的多相材料，使得至少一部分碳酸锂分解以形成锂氧化物；并且将锂氧化物加热到足以使锂氧化物结晶的温度以形成固体电解质材料，所述固体电解质材料包含锂镧锆氧化物(llzo)颗粒。
2、在一些实施方案中，多相材料的平均粒度在约20nm和约1000nm之间。在一些实施方案中，多相材料的平均粒度为约300nm。
3、在一些实施方案中，多相材料进一步包含镧(la)。在一些实施方案中，多相材料进一步包含锆(zr)。在一些实施方案中，多相材料进一步包含镧(la)和锆(zr)。在一些实施方案中，多相材料进一步包含镧锆氧化物。在一些实施方案中，多相材料进一步包含la2zr2o7。
4、在一些实施方案中，llzo进一步包含一种或多种掺杂剂。在一些实施方案中，一种或多种掺杂剂包括铝(al)、钽(ta)、铌(nb)、镓(ga)或硼(b)至少之一。在一些实施方案中，llzo进一步包含laalo3或la2(li0.5al0.5)o4至少之一。
5、在一些实施方案中，多相材料进一步包含liallao2、li2zro3、zro2、laalo3、li2zr2o7、la2o3、la2(li0.5al0.5)o4、lilao2、li5alo4、la2o2co3或liazrboc至少之一，其中1≤a≤8，1≤b≤2，并且1≤c≤7。
6、在一些实施方案中，固体电解质材料进一步包含一种或多种掺杂剂。在一些实施方案中，一种或多种掺杂剂包括铝(al)、钽(ta)、铌(nb)、镓(ga)或硼(b)至少之一。
7、在一些实施方案中，固体电解质材料的平均粒度在约20nm和约1000nm之间。在一些实施方案中，固体电解质材料的平均粒度为约300nm。
8、在一些实施方案中，分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少50％重量。在一些实施方案中，分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少75％重量。在一些实施方案中，分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少90％重量。在一些实施方案中，分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少99％重量。
9、在一些实施方案中，多相材料的加热和锂氧化物的加热的总时间在约2小时和约20小时之间。在一些实施方案中，将多相材料加热约1小时和约10小时之间。在一些实施方案中，将锂氧化物加热约1小时和约10小时之间。
10、在一些实施方案中，方法进一步包括由固体电解质材料形成薄膜。
11、在一些实施方案中，至少一部分碳酸锂在加热多相材料时形成锂过氧化物。在一些实施方案中，在高于600℃的温度加热锂氧化物。在一些实施方案中，将锂氧化物加热到高于640℃的温度。在一些实施方案中，在含氧气氛中加热锂氧化物。在一些实施方案中，在氢气不存在下加热锂氧化物。在一些实施方案中，在过程期间发生的锂损失的量小于3％重量。
12、在一些实施方案中，方法进一步包括用微波等离子体方法形成多相材料，所述方法包括：将一种或多种原料材料输入微波产生的等离子体中，以形成多相材料；并且收集多相材料。
13、本文的一些实施方案涉及一种用于生产锂镧锆氧化物(llzo)颗粒的方法，所述方法包括：在氢气存在下在低于碳酸锂熔点的温度加热包含碳酸锂和la2zr2o7的多相材料，使得至少一部分碳酸锂分解以形成锂氧化物；并且将锂氧化物加热到足以使锂氧化物结晶的温度以形成锂镧锆氧化物(llzo)颗粒。
14、在一些实施方案中，多相材料的平均粒度在约20nm和约1000nm之间。在一些实施方案中，多相材料的平均粒度为约300nm。
15、在一些实施方案中，llzo进一步包含一种或多种掺杂剂。在一些实施方案中，一种或多种掺杂剂包括铝(al)、钽(ta)、铌(nb)、镓(ga)和硼(b)至少之一。在一些实施方案中，llzo进一步包含laalo3或la2(li0.5al0.5)o4至少之一。
16、在一些实施方案中，多相材料进一步包含liallao2、li2zro3、zro2、laalo3、la2o3、la2(li0.5al0.5)o4、lilao2、li5alo4、la2o2co3或liazrboc至少之一，其中1≤a≤8，1≤b≤2，并且1≤c≤7。
17、在一些实施方案中，llzo的平均粒度在约20nm和约1000nm之间。在一些实施方案中，llzo的平均粒度为约300nm。
18、在一些实施方案中，分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少50％重量。在一些实施方案中，分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少75％重量。在一些实施方案中，分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少90％重量。在一些实施方案中，分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少99％重量。
19、在一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于生产固体电解质材料的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料的平均粒度在约20nm和约1000nm之间。
3.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料的平均粒度为约300nm。
4.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料进一步包含镧(La)。
5.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料进一步包含锆(Zr)。
6.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料进一步包含镧(La)和锆(Zr)。
7.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料进一步包含镧锆氧化物。
8.根据权利要求7的方法，其中所述多相材料进一步包含La2Zr2O7。
9.根据权利要求1的方法，其中所述LLZO进一步包含一种或多种掺杂剂。
10.根据权利要求9的方法，其中所述一种或多种掺杂剂包括铝(Al)、钽(Ta)、铌(Nb)、镓(Ga)或硼(B)至少之一。
11.根据权利要求1的方法，其中所述LLZO进一步包含LaAlO3或La2(Li0.5Al0.5)O4至少之一。>
12.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料进一步包含LiAlLaO2、Li2ZrO3、ZrO2、LaAlO3、Li2Zr2O7、La2O3、La2(Li0.5Al0.5)O4、LiLaO2、Li5AlO4、La2O2CO3或LiaZrbOc至少之一，其中1≤a≤8，1≤b≤2，并且1≤c≤7。
13.根据权利要求1的方法，其中所述固体电解质材料进一步包含一种或多种掺杂剂。
14.根据权利要求1的方法，其中所述一种或多种掺杂剂包括铝(Al)、钽(Ta)、铌(Nb)、镓(Ga)或硼(B)至少之一。
15.根据权利要求1的方法，其中所述固体电解质材料的平均粒度在约20nm和约1000nm之间。
16.根据权利要求1的方法，其中所述固体电解质材料的平均粒度为约300nm。
17.根据权利要求1的方法，其中所述分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少50％重量。
18.根据权利要求1的方法，其中所述分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少75％重量。
19.根据权利要求1的方法，其中所述分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少90％重量。
20.根据权利要求1的方法，其中所述分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少99％重量。
21.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料的加热和锂氧化物的加热的总时间在约2小时和约20小时之间。
22.根据权利要求1的方法，其中将多相材料加热约1小时和约10小时之间。
23.根据权利要求1的方法，其中将锂氧化物加热约1小时和约10小时之间。
24.根据权利要求1的方法，所述方法进一步包括由固体电解质材料形成薄膜。
25.根据权利要求1的方法，其中至少一部分碳酸锂在加热多相材料时形成锂过氧化物。
26.根据权利要求1的方法，其中在高于600℃的温度加热锂氧化物。
27.根据权利要求1的方法，其中将锂氧化物加热到高于640℃的温度。
28.根据权利要求1的方法，其中在含氧气氛中加热锂氧化物。
29.根据权利要求1的方法，其中在氢气不存在下加热锂氧化物。
30.根据权利要求1的方法，其中在过程期间发生的锂损失的量小于3％重量。
31.根据权利要求1的方法，所述方法进一步包括用微波等离子体方法形成多相材料，所述微波等离子体方法包括：
32.一种用于生产锂镧锆氧化物(LLZO)颗粒的方法，所述方法包括：
33.根据权利要求32的方法，其中所述多相材料的平均粒度在约20nm和约1000nm之间。
34.根据权利要求32的方法，其中所述多相材料的平均粒度为约300nm。
35.根据权利要求32的方法，其中所述LLZO进一步包含一种或多种掺杂剂。
36.根据权利要求35的方法，其中所述一种或多种掺杂剂包括铝(Al)、钽(Ta)、铌(Nb)、镓(Ga)和硼(B)至少之一。
37.根据权利要求32的方法，其中所述LLZO包含LaAlO3或La2(Li0.5Al0.5)O4至少之一。
38.根据权利要求32的方法，其中所述多相材料进一步包含LiAlLaO2、Li2ZrO3、ZrO2、LaAlO3、La2O3、La2(Li0.5Al0.5)O4、LiLaO2、Li5A...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于生产固体电解质材料的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料的平均粒度在约20nm和约1000nm之间。
3.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料的平均粒度为约300nm。
4.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料进一步包含镧(la)。
5.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料进一步包含锆(zr)。
6.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料进一步包含镧(la)和锆(zr)。
7.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料进一步包含镧锆氧化物。
8.根据权利要求7的方法，其中所述多相材料进一步包含la2zr2o7。
9.根据权利要求1的方法，其中所述llzo进一步包含一种或多种掺杂剂。
10.根据权利要求9的方法，其中所述一种或多种掺杂剂包括铝(al)、钽(ta)、铌(nb)、镓(ga)或硼(b)至少之一。
11.根据权利要求1的方法，其中所述llzo进一步包含laalo3或la2(li0.5al0.5)o4至少之一。
12.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料进一步包含liallao2、li2zro3、zro2、laalo3、li2zr2o7、la2o3、la2(li0.5al0.5)o4、lilao2、li5alo4、la2o2co3或liazrboc至少之一，其中1≤a≤8，1≤b≤2，并且1≤c≤7。
13.根据权利要求1的方法，其中所述固体电解质材料进一步包含一种或多种掺杂剂。
14.根据权利要求1的方法，其中所述一种或多种掺杂剂包括铝(al)、钽(ta)、铌(nb)、镓(ga)或硼(b)至少之一。
15.根据权利要求1的方法，其中所述固体电解质材料的平均粒度在约20nm和约1000nm之间。
16.根据权利要求1的方法，其中所述固体电解质材料的平均粒度为约300nm。
17.根据权利要求1的方法，其中所述分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少50％重量。
18.根据权利要求1的方法，其中所述分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少75％重量。
19.根据权利要求1的方法，其中所述分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少90％重量。
20.根据权利要求1的方法，其中所述分解以形成锂氧化物的碳酸锂的部分为多相材料中碳酸锂的至少99％重量。
21.根据权利要求1的方法，其中所述多相材料的加热和锂氧化物的加热的总时间在约2小时和约20小时之间。
22.根据权利要求1的方法，其中将多相材料加热约1小时和约10小时之间。
23.根据权利要求1的方法，其中将锂氧化物加热约1小时和约10小时之间。
24.根据权利要求1的方法，所述方法进一步包括由固体电解质材料形成薄膜。
25.根据权利要求1的方法，其中至少一部分碳酸锂在加热多相材料时形成锂过氧化物。
26.根据权利要求1的方法，其中在高于600℃的温度加热锂氧化物。
27.根据权利要求1的方法，其中将锂氧化物加热到高于640℃的温度。
28.根据权利要求1的方法，其中在含氧气氛中加热锂氧化物。
29.根据权利要求1的方法，其中在氢气不存在下加热锂氧化物。
30.根据权利要求1的方法，其中在过程期间发生的锂损失的量小于3％重量。
31.根据权利要求1的方法，所述方法进一步包括用微波等离子体方法形成多相材料，所述微波等离子体方法包括：
32.一种用于生产锂镧锆氧化物(llzo)颗粒的方法，所述方法包括：
33.根据权利要求32的方法，其中所述多相材料的平均粒度在约20nm和约1000nm之间。
34.根据权利要求32的方法，其中所述多相材料的平均粒度为约300nm。
35.根据权利要求32的方法，其中所述llzo进一步包含一种或多种掺杂剂。
36.根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·K·霍尔曼，G·M·罗贝尔，
申请(专利权)人：六K有限公司，
类型：发明
国别省市：
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