石榴石固态电解质的冷烧结工艺制备及性能

来源：精细化工杂志2020年第9期北京时间：

作者：张颖

摘要：以LiNO3、Al(NO3)3·9H2O、La(NO3)3·6H2O、ZrO(NO3)2·5H2O为原料，采用溶胶-凝胶法制备Li5.95Al0.35La3Zr2O12粉体，随后加入聚乙烯醇（PVA）水溶液作为液相介质，通过冷烧结工艺制备Li5.95Al0.35La3Zr2O12石榴石固态电解质。冷烧结工艺后采用后续热处理改善离子传导性能。采用质量体积法和电化学阻抗谱对Li5.95Al0.35La3Zr2O12石榴石固态电解质的体积密度和离子电导率进行了测试，采用XRD与SEM进行晶体结构与形貌表征。结果表明，冷烧结时间和压力对样品的晶体结构几乎没有影响。冷烧结时间过长会导致样品开裂，在15~30 min时，冷烧结时间对样品的致密性和电导率影响不大，在烧结时间较短的样品中发现了杂相。提高冷烧结压力可明显提高样品的致密性和电导率，在200℃、510 MPa、30 min的冷烧结条件下可以获得具有较高离子电导率（2.66×10-6 S/cm）的Li5.95Al0.35La3Zr2O12石榴石固态电解质，此时材料的晶界电阻较小。但继续增加冷烧结压力，由于热处理过程中第二相的分解和晶粒生长受到抑制，样品的致密性和电导率反而下降。

关键词：冷烧结工艺;石榴石固态电解质;离子电导率;热处理;体积密度

基金资助：国防科技重点实验室基金（Z20180467）