[发明专利]一种石榴石结构陶瓷电解质材料、制备方法及应用

权利要求书

1.一种石榴石结构陶瓷电解质材料，其特征在于：

化学组成为（1-z）Li_7-2x+2yLa₃Zr_2-xW_xO_12+y+zA，其中0<x≤1.00，0<y≤2.00，0≤z≤10wt.%，A为Li₂O、MgO、CaO、SrO、BaO、Y₂O₃、B₂O₃、SiO₂、WO₃、CuO和Al₂O₃中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的陶瓷电解质材料，其特征在于，所述陶瓷电解质材料的致密度为95%以上，离子电导率为2.0×10^-4S·cm^-1以上。

3.根据权利要求1或2所述的陶瓷电解质材料，其特征在于，所述陶瓷电解质材料为单一的立方石榴石结构。

4.一种权利要求1至3中任一项所述的陶瓷电解质材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）按化学式Li_7-2x+2yLa₃Zr_2-xW_xO_12+y中Li、La、Zr、W的摩尔比称取锂源化合物、镧源化合物、锆源化合物和钨源化合物，其中0<x≤1.00，0<y≤2.00；

（2）将步骤（1）所得的各原料混合均匀后烧结得到陶瓷粉体；

（3）将步骤（2）所得的陶瓷粉体与烧结添加剂A以化学计量比混合均匀得到母粉，经成型得到成型体，然后将成型体烧结得到所述陶瓷电解质材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述锂源化合物为氧化锂、氢氧化锂、一水合氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、硫酸锂、草酸锂、醋酸锂的一种或几种的混合物，所述镧源化合物为氧化镧、碳酸镧、硝酸镧、硫酸镧、氢氧化镧、草酸镧、醋酸镧的一种或几种的混合物，所述锆源化合物为氧化锆、碳酸锆、硝酸锆、硫酸锆、硝酸氧锆、氢氧化锆、醋酸锆的一种或几种的混合物，所述钨源化合物为氧化钨。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述烧结工艺参数为：以1-5℃/min的升温速度升温到700-1000℃并在该温度下保温6-24小时，然后以1-10℃/min的降温速度降到室温。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述烧结工艺参数为：以1-5℃/min的升温速度升温到1000-1250℃并在该温度下保温12-48小时，然后以1-10℃/min的降温速度降到室温。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤（3）所述烧结中，所述成型体四周用所述母粉包围。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述成型为干压成型，成型压力为100-200MPa。

10.一种锂离子电池，包括权利要求1至3中任一项所述的陶瓷电解质材料以及正极、负极。