全固态电池的关键——高性能LLZO固态电解质的研发

全固态电池的关键——高性能LLZO固态电解质的研发

全固态电池作为下一代重要的储能技术，其核心之一便是研制性能匹配的高性能固态电解质。在众多固态电解质材料中，Li7La3Zr2O12（LLZO）因具备优异的性能而被视为最具潜力的选择。

LLZO固态电解质采用了一种特殊的硅酸盐结构，即石榴石型。这种结构的特性使其具有良好的离子电导率（室温下约为10-3 S/cm）和高电化学稳定性，同时对正极材料和锂金属负极具有良好的化学稳定性。自2007年被发现以来，LLZO已成为固态电解质领域的研究热点。

石榴石的通式为A3B2(SiO4)3，例如硅酸铝钙Ca3Al2Si3O12即为一种石榴石。然而，LLZO固态电解质并非此类硅酸盐，而是一种由各种金属原子替代硅原子并具有相同结构的无机非金属化合物。最初的LLZO电解质采用了Y3Al5O12（YAG）作为原材料，但随着研究的深入，逐渐演化出多种石榴石或类石榴石型氧化物。

在制备LLZO固态电解质的过程中，主要使用的是碳酸锂、氢氧化锂、硝酸镧和氧化镧等物质。其中，碳酸锂和氢氧化锂用于制备含锂化合物，硝酸镧和氧化镧则用于制备含镧化合物。而二氧化锆则是用于制备含锆化合物。

在整个生产过程中，首先需要对各种原料进行充分的混合，然后利用固相反应法将混合物在高温炉中进行固相分解反应，从而生成最终的LLZO固体电解质。在这个过程中，原料中的碳酸盐或硝酸盐会转化为合成产物。