傳導(dǎo)鋰離子的石榴石型化合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有石榴石型晶體結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)鋰離子的化合物。為了提高鋰離子傳導(dǎo)能力，所述化合物具有下列化學(xué)通式：其中，A、A'和A"表示所述石榴石型晶體結(jié)構(gòu)的十二面體位置，其中A表示La、Y、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和/或Yb，A'表示Ca、Sr和/或Ba，A"表示Na和/或K，0＜a'＜2和0＜a"＜1，其中B、B'和B"表示所述石榴石型晶體結(jié)構(gòu)的八面體位置，其中B表示Zr、Hf和/或Sn，B'表示Ta、Nb、Sb和/或Bi，B"表示選自Te、W和/或Mo的至少一種元素，0＜b'＜2和0＜b"＜2，其中C和C"表示所述石榴石型晶體結(jié)構(gòu)的四面體位置，其中C表示Al和/或Ga，C"表示Si和/或Ge，0＜c'＜0.5和0＜c"＜0.4，和其中n=7+a'+2·a"-b'-2·b"-3·c'-4·c"和5.5＜n＜6.875。
【專利說明】傳導(dǎo)鋰離子的石榴石型化合物
[0001]本發(fā)明涉及具有石榴石型晶體結(jié)構(gòu)的化合物、鋰離子傳導(dǎo)體和原電池。
現(xiàn)有技術(shù)
[0002]在電動車輛和混合動力車輛中使用鋰電池和鋰離子電池對電池的安全性提出了高的要求。液體電解質(zhì)例如DMC/EC/LiPF6通常是易燃的。與此相反，固體陶瓷電解質(zhì)材料很難被點燃并且具有高的穩(wěn)定性，但相比于液體電解質(zhì)，固體陶瓷電解質(zhì)在室溫下具有相對低的鋰離子傳導(dǎo)能力。傳導(dǎo)鋰離子的化合物例如在文獻WO 2005/085138、W0 2009/003695A2、TO 2010/090301 Al 和 EP 2 159 867 Al 中描述過。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明涉及具有下列化學(xué)通式的石榴石型晶體結(jié)構(gòu)的化合物:
【權(quán)利要求】
1.具有下列化學(xué)通式的石榴石型晶體結(jié)構(gòu)的化合物:
2.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中5.9≤η≤6.6、尤其6.0 < η < 6.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的化合物，其中B’表示Ta或表示Ta和選自Nb、Sb和Bi的至少一種元素，和/或其中b’ +b〃 > O。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的化合物，其中C’表示Al和/或C"表示Si，和/或其中c，+c〃 > O。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的化合物，其中a’+a" > O。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的化合物，其具有下列化學(xué)通式的石榴石型晶體結(jié)構(gòu):
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的化合物，其中 其中C’和C"、尤其Al和/或Si表示所述石榴石型晶體結(jié)構(gòu)的四面體位置24d，和/或 其中B、B’和B"、尤其Zr和B’表示所述石榴石型晶體結(jié)構(gòu)的八面體位置16a，和/或 其中A、A’和A"、尤其A’表示所述石榴石型晶體結(jié)構(gòu)的十二面體位置24c。
8.鋰離子傳導(dǎo)體，特別是傳導(dǎo)鋰離子的固體電解質(zhì)，其包含根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的化合物。
9.原電池，特別是電池，其包含根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的化合物或根據(jù)權(quán)利要求8的鋰離子傳導(dǎo)體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的原電池，其中所述原電池是鋰-硫-電池、鋰-氧-電池或鋰-離子-電池。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的原電池，其中所述原電池包含根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的化合物或根據(jù)權(quán)利要求8的鋰離子傳導(dǎo)體作為傳導(dǎo)鋰離子的固體電解質(zhì)，特別是用于隔離陰極和陽極。
12.制備特別是根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的具有石榴石型晶體結(jié)構(gòu)的化合物的方法，其包括下列的方法步驟: a)提供粉末混合物，其包含下列物質(zhì)、特別是由下列物質(zhì)組成: -至少一種鋰化合物， 和 -選自La、Y、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb的元素的至少一種化合物，和 -選自Zr、Hf、Sn、Ta、Nb、Sb、B1、Te、W和Mo的元素的至少一種化合物，和/或 -任選選自Al、Ga、Si和Ge的元素的至少一種化合物和/或 -任選選自Ca、Sr、Ba、Na和K的元素的至少一種化合物， 其中所述粉末混合物以如下選擇的化學(xué)計量的量具有不同于鋰的元素的化合物，即使得待形成的具有石榴石型晶體結(jié)構(gòu)的化合物的鋰含量在5.5 < η < 6.875、例如5.9 ≤ n ≤6.6、尤其6.0≤η≤6.5的范圍； b)在≥600°C至≤1000°C、尤其≥850°C至≤950°C的溫度范圍煅燒所述粉末混合物， c)任選將所述粉末混合物壓制成成型體，特別是在單軸壓力和等靜壓力下， d)在≥900°C至≤1250°C、尤其≥1100°C至≤1200°C的溫度范圍燒結(jié)所述粉末混合物或所述成型體。
【文檔編號】C01G35/00GK103687811SQ201280035617
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月19日
【發(fā)明者】U.艾澤勒, T.克勒, S.欣德貝格爾, A.洛格亞特, B.科青斯基 申請人:羅伯特·博世有限公司