LLZTO(Li₆.₅La₃Zr₁.₅Ta₀.₅O₁₂),是一种通过钽(Ta)元素对锂镧锆氧进行掺杂改性而获得的无机石榴石型氧化物固态电解质。LLZTO在室温下离子电导率可达10⁻⁴至10⁻³S/cm,远高于未掺杂的锂镧锆氧,此外LLZTO还具有宽电化学窗口、高机械强度、优异热稳定性等突出优势。
作为无机陶瓷填料,LLZTO可与聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚氧化乙烯(PEO)等聚合物基体复合,获得复合电解质薄膜,用作固态电解质,进而应用在新能源汽车、消费电子、储能系统、机器人、无人机、航空航天等领域。
但LLZTO表面呈一定碱性,与PAN、PVDF-HFP等基体复合时,易发生局部脱氢氟化反应,形成碳碳双键,导致PVDF分子链断裂、共轭结构增加,界面副反应将降低复合膜的机械强度、恶化界面稳定性和相容性、破坏离子连续传输通道。受此影响,LLZTO实际应用受到一定限制。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2030年石榴石型氧化物固态电解质(LLZTO)行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,LLZTO研究热情不断提升,研究单位及企业包括北京理工大学、西安交通大学、电子科技大学、中国科学院上海硅酸盐研究所、山东海科新源材料科技股份有限公司、广东东方锆业科技股份有限公司、深圳市速方新能源科技有限公司等。
北京理工大学吴锋院士团队通过使用丁二腈(SN)深共晶电解质修饰固态电解质界面,增强了LLZTO固态锂电池稳定性,提高LLZTO与锂金属负极之间的界面接触提供了一种新方法;西安交通大学丁书江团队通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP),将LLZTO表面的Li₂CO₃层化学转化为刷状PEGMA-co-UPyMA聚合物,消除了Li₂CO₃的负面影响,修饰后的LLZTO可实现连续Li⁺传导。
在制备方面,LLZTO的制备方法较为多样,包括固相反应法、流延成型法、液相烧结法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、新型快速烧结技术等路线。固相反应法是较为成熟的LLZTO制备工艺,以LiOH·H₂O、La₂O₃、ZrO₂和Ta₂O₅等为原料,经高温固相反应合成LLZTO粉体。
新思界
行业分析人士表示,在专利布局上,LLZTO相关专利布局覆盖粉体制备、改性方法、复合电解质膜、电池应用等方面,包括安耐新能科技申请的“一种经表面有机层修饰的LLZTO/PVDF复合固态电解质膜及其制备方法与应用”、济南大学申请的“一种通过静电纺丝在LLZTO固态电解质表面构筑柔性复合界面层的方法”、电子科技大学申请的“一种C9H7F3O3改性LLZTO基PEO复合固态电解质及其制备方法”等。
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