【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)屬于鋰基陶瓷生產(chǎn)，具體涉及一種鋰基陶瓷預(yù)燒粉及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、以石榴石型(llzo)固體電解質(zhì)為代表的鋰基陶瓷具有高離子電導(dǎo)率且對(duì)鋰金屬穩(wěn)定，是目前最受人矚目的固體電解質(zhì)材料之一，可以用在全固態(tài)電池及提取鋰等方面，具有極強(qiáng)的應(yīng)用前景。
2、鋰基陶瓷的生成過程中，對(duì)原材料的預(yù)處理是制備優(yōu)質(zhì)固態(tài)電解質(zhì)材料的關(guān)鍵因素之一，鋰基陶瓷預(yù)燒粉對(duì)后續(xù)燒結(jié)得到的鋰基陶瓷材料的性能具有較大影響，相關(guān)技術(shù)中制備得到的鋰基陶瓷預(yù)燒粉，一般為了使原材料中分解產(chǎn)生的易揮發(fā)成分充分排除，導(dǎo)致在預(yù)燒過程中出現(xiàn)部分燒結(jié)的現(xiàn)象，燒結(jié)活性降低，從而在后續(xù)的燒結(jié)過程中產(chǎn)生過燒結(jié)現(xiàn)象，影響鋰基陶瓷材料的性能。
3、因此需要提供改善鋰基陶瓷預(yù)燒粉的燒結(jié)活性的預(yù)燒方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N鋰基陶瓷預(yù)燒粉及其制備方法，旨在提供一種具有良好燒結(jié)活性的鋰基陶瓷預(yù)燒粉。
2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N制備鋰基陶瓷預(yù)燒粉的方法，包括以下步驟：
3、步驟s1：根據(jù)鋰基陶瓷的化學(xué)計(jì)量比提供原材料；
4、步驟s2：將所述原材料與醇類溶劑混合后進(jìn)行研磨處理，得到漿料；
5、步驟s3：將所述漿料烘干后直接進(jìn)行預(yù)燒處理，得到鋰基陶瓷預(yù)燒粉。
6、基于本申請(qǐng)，通過將原材料與醇類溶劑混合，由于醇類溶劑對(duì)原材料具有良好的分散性，因此可以降低研磨后漿料的粘度以及原材料的粒徑，有利于降低鋰基陶瓷預(yù)燒粉的晶粒尺寸；同時(shí)將漿料烘干后直
7、可以理解的是，傳統(tǒng)將漿料干燥后進(jìn)行破碎處理后，會(huì)使醇類溶劑揮發(fā)后產(chǎn)生疏松多孔結(jié)構(gòu)被破壞，原材料研磨后的顆粒堆積在一起，不利于原材料在預(yù)燒過程中產(chǎn)生的易揮發(fā)成分的排除，且原材料之間容易發(fā)生物質(zhì)交換導(dǎo)致出現(xiàn)部分晶粒融合成大晶粒的現(xiàn)象，晶粒尺寸不均勻，本申請(qǐng)烘干后直接進(jìn)行預(yù)燒預(yù)處理，能夠有效改善上述問題。
8、需要說明的是，在本申請(qǐng)的上下文中，聯(lián)結(jié)指的是研磨后原材料顆粒接觸后互相產(chǎn)生物質(zhì)交換，多顆粒融合成單個(gè)大晶粒，或由于未完全融合生成類似網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
9、在一些實(shí)施方式中，所述步驟s1中，所述鋰基陶瓷選自具有式1所示物質(zhì)中的任一種；
10、li7-xla3zr2-xmxo12式1
11、其中，m為摻雜元素，m選自ta、nb、w、ti中至少一種，優(yōu)選為ta；x的取值范圍為：0.4≤x≤0.8，優(yōu)選為0.6。
12、在上述一些實(shí)施方式中，該鋰基陶瓷為llzo基固態(tài)電解質(zhì)，具有高離子電導(dǎo)率且對(duì)鋰金屬穩(wěn)定，其中通過摻雜元素m，可以使llzo基固態(tài)電解質(zhì)在常溫下保持立方相，相較于四方相的為llzo基固態(tài)電解質(zhì)具有更高的離子電導(dǎo)率。
13、在一些實(shí)施方式中，所述原材料中包括鋰源，所述鋰源中鋰元素的質(zhì)量記作m，鋰元素理論用量記作m0，滿足1.1m0≤m≤1.2m0。基于上述實(shí)施方式，由于在預(yù)燒過程中鋰離子或鋰氧化物容易揮發(fā)，適當(dāng)過量可以改善鋰基陶瓷組成和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，進(jìn)而改善鋰基陶瓷的理化性能。
14、在一些實(shí)施方式中，所述原材料中還包括la源、zr源和摻雜元素m源。
15、在一些實(shí)施方式中，所述li源包括碳酸鋰，硝酸鋰，氫氧化鋰中的至少一種，優(yōu)選為碳酸鋰。
16、在一些實(shí)施方式中，所述la源包括氧化鑭，氫氧化鑭，硝酸鑭中的至少一種，優(yōu)選為氫氧化鑭。
17、在一些實(shí)施方式中，所述zr源包括氧化鋯，氫氧化鋯，硝酸鋯中的至少一種，優(yōu)選為氧化鋯。
18、在一些實(shí)施方式中，所述摻雜元素m源為ta源，所述ta源包括氧化鉭，氫氧化鉭，硝酸鉭中的一種，優(yōu)選為氧化鉭。其他的摻雜元素m源通常也選自各自元素對(duì)應(yīng)的氧化物、氫氧化物、硝酸鹽中的一種。
19、在一些實(shí)施方式中，所述步驟s2中，所述醇類溶劑包括甲醇、乙醇、丙醇中的至少一種；所述原材料和所述醇類溶劑的質(zhì)量比為0.2～0.7:1。例如，所述原材料和所述醇類溶劑的質(zhì)量比為0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1中任一值或者上述兩者中的任一范圍，一些示例中，材料和醇類溶劑的質(zhì)量比2:7、3:7或4:6。優(yōu)選地，所述原材料和所述醇類溶劑的質(zhì)量比為0.4～0.5：1，一些示例中，原材料和醇類溶劑的質(zhì)量比3：7。
20、在上述一些實(shí)施方式中，此時(shí)醇類溶劑能夠?qū)υ牧系姆稚⑿愿茫欣诘玫搅捷^小的原材料，同時(shí)合適的質(zhì)量比也有利于烘干后得到疏松多孔的結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步避免晶粒聯(lián)結(jié)，減少晶粒尺寸，提高分散性，得到的鋰基陶瓷預(yù)燒粉的燒結(jié)活性更好。
21、作為一個(gè)示例的，圖1為本申請(qǐng)一實(shí)施例中漿料中原材料的粒徑分布圖，dv10＝0.301μm，dv50＝0.425μm，dv90＝0.589μm，說明使用醇類溶劑作為溶劑分散原材料后進(jìn)行研磨，可以使料中原材料的dv50控制在0.5μm以下。
22、在一些實(shí)施方式中，所述步驟s2中，所述漿料中原材料的dv50在0.5μm以下。基于上述實(shí)施方式，通過研磨將漿料中原材料的粒徑滿足上述要求，可以進(jìn)一步細(xì)化晶粒，提高分散性，從而提高鋰基陶瓷預(yù)燒粉的燒結(jié)活性。
23、在一些實(shí)施方式中，所述研磨處理包括：使用研磨機(jī)以1500～2500r/min進(jìn)行研磨，研磨機(jī)可以為砂磨機(jī)，當(dāng)然也可以為其他合適的研磨方式。
24、在一些實(shí)施方式中，所述步驟s3中，所述將所述漿料烘干后直接進(jìn)行預(yù)燒處理包括：將所述漿料置于氧化鎂坩堝中進(jìn)行烘干后直接進(jìn)行預(yù)燒處理。基于上述實(shí)施方式，烘干過程以及預(yù)燒過程均使用氧化鎂坩堝作為反應(yīng)容器，可以避免傳統(tǒng)氧化鋁坩堝中鋁離子通過坩堝傳導(dǎo)至陶瓷預(yù)燒粉中，鋁離子可以置換陶瓷預(yù)燒粉中鋰離子的位置，對(duì)鋰基陶瓷造成污染，因此使用氧化鎂坩堝可以減少鋰基陶瓷預(yù)燒粉中的雜質(zhì)。
25、在一些實(shí)施方式中，所述步驟s3中，所述漿料在所述氧化鎂坩堝中的液面高度不超過10mm。基于上述實(shí)施方式，在此條件下可以使位于底層的原材料在預(yù)燒過程中產(chǎn)生的易揮發(fā)成分充分排除，進(jìn)一步改善鋰基陶瓷預(yù)燒粉的燒結(jié)活性。
26、在一些實(shí)施方式中，所述步驟s3中，所述烘干的條件包括：烘干溫度：70℃～90℃；烘干時(shí)間：600min～800min本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種制備鋰基陶瓷預(yù)燒粉的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述鋰基陶瓷選自具有式1所示物質(zhì)中的任一種；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中，所述醇類溶劑包括甲醇、乙醇、丙醇中的至少一種；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中，所述漿料中原材料的Dv50在0.5μm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S3中，所述將所述漿料烘干后直接進(jìn)行預(yù)燒處理包括：將所述漿料置于氧化鎂坩堝中進(jìn)行烘干后直接進(jìn)行預(yù)燒處理；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟S3中，所述漿料在所述氧化鎂坩堝中的液面高度不超過10mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述步驟S3中，所述預(yù)燒處理的條件包括：升溫至390～410℃保溫60min～550min，再升溫至640～660℃保溫60min～550min，再升溫至710～730℃保溫60min～550min，再升溫至760～770℃保
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述預(yù)燒處理中所述升溫的速率各自獨(dú)立地為3～10℃/min。
9.一種鋰基陶瓷預(yù)燒粉，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的方法制備得到；所述鋰基陶瓷預(yù)燒粉的晶粒尺寸為0.1～10μm；優(yōu)選為1～3μm。
10.一種鋰基陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的制備鋰基陶瓷預(yù)燒粉的方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種制備鋰基陶瓷預(yù)燒粉的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟s1中，所述鋰基陶瓷選自具有式1所示物質(zhì)中的任一種；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟s2中，所述醇類溶劑包括甲醇、乙醇、丙醇中的至少一種；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟s2中，所述漿料中原材料的dv50在0.5μm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟s3中，所述將所述漿料烘干后直接進(jìn)行預(yù)燒處理包括：將所述漿料置于氧化鎂坩堝中進(jìn)行烘干后直接進(jìn)行預(yù)燒處理；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟s3中，所述漿料在所述氧化鎂坩堝中的液面高度不超過10mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉凱，蔣印，魏憲昆，趙龍會(huì)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇新鋰元科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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