固态电解质关键原材料——氧化锆

在新能源汽车快速发展的背景下，固态电池以其高安全性、长寿命和优异的性能，正逐渐崭露头角。固态电解质作为固态电池的关键核心材料之一，种类繁多，其中，石榴石型的固态电解质Li7La3Zr2O12（LLZO）自2007年被发现之后，便被认为是颇具前景的一类固态电解质材料，而其关键原材料之一——氧化锆（ZrO2），依据其卓越的性能，在LLZO固态电解质的研发中提供了至关重要的作用。

氧化锆是一种耐高温、高硬度、化学稳定性好的氧化物材料，具有较高的熔点和沸点，因此在高温环境下能够保持稳定的物理和化学性质，此外，氧化锆还具有较低的热膨胀系数和良好的电绝缘性能。这使得它成为LLZO固态电解质的首选原材料之一。

氧化锆的制备工艺多样，包括热解法、溶胶-凝胶法、气相沉积法等。其中，热解法是最常用的制备方法之一。该方法通过将锆英石等原料在高温下与碱金属或碱土金属氧化物反应，生成锆酸盐，再经过酸洗、过滤、干燥等步骤得到ZrO2粉末。此外，还可以通过掺杂不同的元素来调控ZrO2的性能，以满足不同固态电池的需求。

氧化锆在固态电池中的应用主要体现在氧化物固态电解质中，如锂镧锆氧（LLZO）和锂镧锆钛氧（LLZTO）等，它们以石榴石型晶体结构存在。在这些固态电解质中，氧化锆占据了相当重要的比例，例如在LLZO烧结前的质量中，ZrO2约占25%。此外，为了降低固态电池中的界面电阻和提高锂离子迁移效率，正负极材料通常需要涂覆LLZO等材料，同时，氧化物半固态电池还需要构建一层由LLZO等材料构成的陶瓷隔膜，这进一步增加了ZrO2在固态电池中的用量。 目前，国内许多固态电解质相关企业，例如清陶能源、蓝固新能源、山东创鲁、天目先导、合源锂创等均对LLZO固态电解质有所涉及。三祥新材、东方锆业等锆材料领域的企业，也在积极关注并持续跟进氧化物固态电池的研究进展，并向部分客户、科研团队提供了样品，为固态电池的研发提供帮助，以推动锆基固态电池技术的应用和发展。

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