(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111607609.1 (22)申请日 2021.12.27 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 (72)发明人 陈斐　陆新琪　曹诗雨　张亦罗　 沈强　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 代理人 官群 (51)Int.Cl. H01M 10/0562(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种纯立方相纳米锂镓镧锆氧粉体及其制 备方法与应用 (57)摘要 本发明涉及一种纯立方相纳米锂镓镧锆氧 粉体及其制备方法与应用， 所述锂镓镧锆氧粉体 物相为纯立方相， 化学式为Li7‑3xGaxLa3Zr2O12， 其 中X＝0.1 ‑0.3。 本发明提供的纯立方相纳米锂 镓 镧锆氧粉体物相组成无杂质且结构稳定， 粉体粒 径为100‑500纳米， 应用于聚合物固态电解质中 能够显著提升聚合物固态电解质的电导率， 并且 作为纳米级无机固态电解质通过与聚合物电解 质的相互作用能够显著改善聚合物固体电解质 的电化学窗口和对锂 稳定性， 具有工业化应用前 景。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 114361577 A 2022.04.15 CN 114361577 A 1.一种纯立方相纳米锂镓镧锆氧粉体， 其特征在于， 所述锂镓镧锆氧粉体物相为纯立 方相， 化学式为 Li7‑3xGaxLa3Zr2O12， 其中X＝0.1 ‑0.3。 2.根据权利要求1所述的纯立方相纳米锂镓镧锆氧粉体， 其特征在于， 所述锂镓镧锆氧 粉体粒径为10 0～500nm。 3.一种权利要求1或2所述的纯立方相纳米锂镓镧锆氧粉体的制备方法， 其特征在于， 具体步骤如下： 1)按照Li7‑3xGaxLa3Zr2O12， X＝0.1‑0.3的化学计量比称取锂源、 纳米级镓源、 镧源和锆 源， 备用； 2)将步骤1)称取的锂源、 纳米级镓源、 镧源和锆源与有机溶剂混合， 经球磨、 真空干燥 处理得到混合粉末； 3)将步骤2)所得混合粉末烧结， 烧结后所得块体材料再经球磨、 真空干燥处理得到纯 立方相纳米锂镓镧锆氧粉体。 4.根据权利要求3所述的纯立方相纳米锂镓镧锆氧粉体的制备方法， 其特征在于， 步骤 1)所述锂源选自氧化锂， 碳酸锂， 硝酸锂， 氢氧化锂中的一种或几种， 纯度 99wt％以上； 所述 纳米级镓源选自为氧化镓， 碳酸镓， 硝酸镓， 氢氧化镓中的一种或几种， 粒径D50为500nm以 下； 所述镧源选自氧化镧， 碳酸镧， 硝酸镧， 氢氧化镧中的一种或几种， 纯度99wt％以上； 所 述锆源选自氧化锆， 碳 酸锆， 硝酸锆， 氢 氧化锆中的一种或几种， 纯度9 9wt％以上。 5.根据权利要求3所述的纯立方相纳米锂镓镧锆氧粉体的制备方法， 其特征在于， 步骤 2)所述有机溶剂为异丙醇， 丙醇， 乙醇中的一种， 所述锂源、 纳米级镓源、 镧源和锆源质量之 和与有机溶剂质量比为1： 1～4； 步骤2)球磨转速为100～300r/min， 球磨时间为8～32h； 步 骤2)真空干燥温度为80～120℃， 真空干燥时间为8～32h 。 6.根据权利要求3所述的纯立方相纳米锂镓镧锆氧粉体的制备方法， 其特征在于， 步骤 3)烧结工艺条件为： 室温下以2～5℃/min的升温速率升温至800 ‑950℃， 保温8 ‑32h， 然后随 炉冷却。 7.根据权利要求3所述的纯立方相纳米锂镓镧锆氧粉体的制备方法， 其特征在于， 步骤 3)球磨转速为10 0～300r/min， 球磨时间为8～32h 。 8.一种权利要求1或2所述的纯立方相纳米锂镓镧锆氧粉体在固体电池领域的应用。 9.一种根据权利要求1或2所述的纯立方相纳米锂镓镧锆氧粉体制备得到的复合固体 电解质。 10.一种权利要求9所述的复合固体电解质制备 得到的固态电池。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114361577 A 2一种纯立方相纳米锂镓镧锆氧粉体及其制备方 法与应用 技术领域 [0001]本发明属于由固体材料构成电解质材料的非水电解质蓄电池技术领域， 具体涉及 一种纯立方相纳米锂镓镧锆氧粉体及其制备 方法与应用。 背景技术 [0002]高能量密度、 高化学稳定性、 低成本 的高效储能技术正面临着巨大的发展机遇期 和前所未有的问题挑战。 从便携式电子产品到电动汽车， 电池技术已经得到了广泛的应用， 几乎主导了电子生活的方方面面。 随着电池的需求和应用的不断增加， 实现更高能量和功 率密度、 更好的安全性和更低的成本的电池技 术越来越受到人们的关注。 [0003]在这种情况下， 固态电池技术作为一种先进技术， 将在能量密度、 安全性和成本三 个方面超越当前的锂离子电池技术， 显示出其前景。 在固态电池设计中， 选择良好的固态电 解质的先决条件是高离子导电性、 大 的电化学窗口、 良好的阴极和阳极材料 的化学稳定性 以及良好的机械性能。 最近发展的石榴石型Li7La3Zr2O12(LLZO)固态电解质由于具有高离子 电导率(10‑4‑10‑3s/cm)和大的电化学窗口， 对锂金属稳定性好， 从而备受关注。 立方相固体 电解质虽然具有诸多优势但是其与电极之 间界面接触性差， 使得其在组装为全固态电池后 电池阻抗巨大， 这同样限制了其大规模应用。 为解决上述问题， 通常将传统固相烧结得到的 LLZO粉体加入聚合物基体中制备复合固态电解质， 复合固态电解质虽然综合了两种电解质 的优势性能， 但是传统固相烧结 因为烧结温度高， 往往需要额外的锂源来避免锂烧失， 且得 到的粉体粒径较大， 需要高能球磨才能得到纳米级粉体。 [0004]基于上述背景， 本发明通过低温煅烧和低速球磨， 得到纯立方相纳米镓掺杂改性 锂镧锆氧粉体， 将其作为无机固态电解质粉体加入聚合物基体中组装固态电池进行测试。 实验研究得到， 选用该优化改进后的粉体， 其复合电解质优于传统固相烧结法制备 的粉体 的复合电解质， 为有机无机复合固态电解质的产业 化节约了制造成本， 简化了 工艺流程。 发明内容 [0005]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足， 提供一种纯立方 相纳米锂镓镧锆氧粉体及其制备 方法与应用。 [0006]为解决上述 技术问题， 本发明提供的技 术方案是： [0007]提供一种纯立方相纳米锂镓镧锆氧粉体， 所述锂镓镧锆氧粉体物相为纯立方相， 化学式为 Li7‑3xGaxLa3Zr2O12， 其中X＝0.1 ‑0.3。 [0008]按上述方案， 所述锂镓镧锆氧粉体粒径为10 0～500nm。 [0009]本发明还提供 上述纯立方相纳米锂镓镧锆氧粉体的制备 方法， 具体步骤如下： [0010]1)按照Li7‑3xGaxLa3Zr2O12， X＝0.1‑0.3的化学计量比称取锂源、 纳米级镓源、 镧源 和锆源， 备用； [0011]2)将步骤1)称取的锂源、 纳米级镓源、 镧源和锆源与有机溶剂混合， 经球磨、 真空 干燥处理得到混合粉末；说　明　书 1/5 页 3 CN 114361577 A 3