1.本发明涉及一种锂离子导电材料、优选为锂离子导电玻璃陶瓷,所述材料包括石榴石型晶相成分和非晶相成分。
2.本发明进一步涉及一种用于提供锂离子导电材料的方法。
3.本发明更进一步涉及一种包括锂离子导电材料的部件。
4.本发明更进一步涉及一种包括部件的电池、优选全固态电池。
背景技术:
5.尽管适用于任何种类的锂离子导电材料,但是本发明将针对锂离子导电玻璃陶瓷进行描述。
6.锂离子电池已成为尤其是在便携式设备中、例如在智能手机、笔记本电脑等中的重要能源。然而,锂离子电池的缺点是所使用的有机电解质是液体,其可能会从电池中泄漏或者甚至在短路时燃烧,甚至更因为这些化学物质通常是有害物质。此外,锂离子电池的能量密度是有限的,这是因为由于电解质缺乏稳定性,因此锂金属阳极的使用大多是不可能的。这些电池的寿命也是有限的:频繁的充电和放电过程可能会导致锂枝晶,这会导致阳极和阴极之间的短路。
7.为了克服这些问题,已经开发出所有固态电池都使用固态电解质。尽管已知有许多固体锂离子导体,但是仅有少数固体锂离子导体具有足够的化学和/或电化学稳定性以允许使用锂金属作为阳极。这些固体锂离子导体包括锂石榴石和lipon。石榴石的离子电导率在常温下通常大于10-4
s/cm,其显著高于lipon的离子电导率,为此其主要用于薄膜电池。
8.然而,锂石榴石的制造和加工需要高温(通常高于1000℃)和/或长加工时间。例如,这使得与其他电池材料(诸如阴极材料)的共烧结变得复杂,因为它们在如此高的温度下不稳定。此外,这些高温烧结步骤通常会导致锂蒸发,这进而导致电导率降低,而电导率降低必须通过复杂的工艺进行补偿,例如:将材料覆盖/嵌入在“牺牲材料”中,保护熔炉免受锂蒸气的影响,补偿称重样品中的蒸发等。另一方面,低温下的烧结步骤不能实现电池所需的电导率。
9.该问题的一种解决方案是使用与陶瓷离子导电粉末混合的烧结添加剂,这会引起均质化问题。为了实现离子导体和烧结添加剂的均匀混合物,需要额外的混合和研磨步骤,这使得生产成本更高。如果混合物例如通过结块而没有完全均质化,则烧结部件包括具有不同电导率的区域,这促进了锂枝晶的形成并且因此降低了电池的寿命。
10.在jp 2016034883 a中,石榴石颗粒涂覆有linbo3或litao3的离子导电非晶涂层,并且石榴石颗粒掺杂有硼等,然而,在700℃
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