鋰離子導電材料及其制造方法與流程

1.本發(fā)明涉及一種鋰離子導電材料、優(yōu)選為鋰離子導電玻璃陶瓷，所述材料包括石榴石型晶相成分和非晶相成分。 2.本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于提供鋰離子導電材料的方法。 3.本發(fā)明更進(jìn)一步涉及一種包括鋰離子導電材料的部件。 4.本發(fā)明更進(jìn)一步涉及一種包括部件的電池、優(yōu)選全固態(tài)電池。 背景技術(shù)： 5.盡管適用于任何種類(lèi)的鋰離子導電材料，但是本發(fā)明將針對鋰離子導電玻璃陶瓷進(jìn)行描述。 6.鋰離子電池已成為尤其是在便攜式設備中、例如在智能手機、筆記本電腦等中的重要能源。然而，鋰離子電池的缺點(diǎn)是所使用的有機電解質(zhì)是液體，其可能會(huì )從電池中泄漏或者甚至在短路時(shí)燃燒，甚至更因為這些化學(xué)物質(zhì)通常是有害物質(zhì)。此外，鋰離子電池的能量密度是有限的，這是因為由于電解質(zhì)缺乏穩定性，因此鋰金屬陽(yáng)極的使用大多是不可能的。這些電池的壽命也是有限的：頻繁的充電和放電過(guò)程可能會(huì )導致鋰枝晶，這會(huì )導致陽(yáng)極和陰極之間的短路。 7.為了克服這些問(wèn)題，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出所有固態(tài)電池都使用固態(tài)電解質(zhì)。盡管已知有許多固體鋰離子導體，但是僅有少數固體鋰離子導體具有足夠的化學(xué)和/或電化學(xué)穩定性以允許使用鋰金屬作為陽(yáng)極。這些固體鋰離子導體包括鋰石榴石和lipon。石榴石的離子電導率在常溫下通常大于10-4 s/cm，其顯著(zhù)高于lipon的離子電導率，為此其主要用于薄膜電池。 8.然而，鋰石榴石的制造和加工需要高溫(通常高于1000℃)和/或長(cháng)加工時(shí)間。例如，這使得與其他電池材料(諸如陰極材料)的共燒結變得復雜，因為它們在如此高的溫度下不穩定。此外，這些高溫燒結步驟通常會(huì )導致鋰蒸發(fā)，這進(jìn)而導致電導率降低，而電導率降低必須通過(guò)復雜的工藝進(jìn)行補償，例如：將材料覆蓋/嵌入在“犧牲材料”中，保護熔爐免受鋰蒸氣的影響，補償稱(chēng)重樣品中的蒸發(fā)等。另一方面，低溫下的燒結步驟不能實(shí)現電池所需的電導率。 9.該問(wèn)題的一種解決方案是使用與陶瓷離子導電粉末混合的燒結添加劑，這會(huì )引起均質(zhì)化問(wèn)題。為了實(shí)現離子導體和燒結添加劑的均勻混合物，需要額外的混合和研磨步驟，這使得生產(chǎn)成本更高。如果混合物例如通過(guò)結塊而沒(méi)有完全均質(zhì)化，則燒結部件包括具有不同電導率的區域，這促進(jìn)了鋰枝晶的形成并且因此降低了電池的壽命。 10.在jp 2016034883 a中，石榴石顆粒涂覆有linbo3或litao3的離子導電非晶涂層，并且石榴石顆粒摻雜有硼等，然而，在700℃