CN217953091U - 用于llzo氧化物固态电解质烧结的坩埚 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，所述坩埚为氧化镁坩埚，所述坩埚包括底盘和上盖，所述底盘和上盖之间设有至少一个托盘，所述托盘叠放在所述底盘上，所述上盖叠放在所述托盘上，所述底盘、托盘和上盖依次密封相连；所述托盘包括侧壁和底板，所述侧壁和底板相连以形成用于容纳所述LLZO氧化物固态电解质的空间，且所述底板上设有均匀分布的孔洞。本实用新型无需添加LLZO保护粉，可以批量烧结，并且能够得到一致性好、电导率高的固态电解质。

Description

用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚

技术领域

本实用新型涉及固态电解质烧结技术领域，尤其涉及一种用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚。

背景技术

为了满足日益增长的消费电子和电动汽车对锂电池的需求，全固态锂电池以其优越的安全性和超高的能量密度，近年来引起了广泛关注。传统的含有有机液体电解质的锂电池表现出毒性、可燃性、腐蚀性和化学稳定性差严重安全问题。而使用固体电解质作取代电解液和隔膜可以从根本上消除上述安全问题。全固态锂电池按固态电解质种类不同分为三类：聚合物，氧化物和硫化物。氧化物固态电解质因其较高耐受电压，较好的抑制锂枝晶的能力和较高的离子电导率得到了广泛的研究和发展。然而氧化物电解质需要经过高温烧结成立方相才能拥有较高的离子电导率，但是高温下的锂挥发问题较为严重，会导致离子电导率的显著下降。目前采用最多的是使用LLZO粉体包埋LLZO素坯的方式来维持高温下的锂氛围。这种方式会导致原料的大量浪费，LLZO粉体做保护粉后不可重复使用，成本高昂；并且，单个坩埚只可烧结一片电解质，效率低下；再者，每次烧结的锂氛围难以精确控制，导致每批次电解质片一致性较差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，其无需添加LLZO保护粉，可以批量烧结，并且能够得到一致性好、电导率高的固态电解质。

为了解决上述技术问题，提供了一种用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，所述坩埚为氧化镁坩埚，所述坩埚包括底盘和上盖，所述底盘和上盖之间设有至少一个托盘，所述托盘叠放在所述底盘上，所述上盖叠放在所述托盘上，所述底盘、托盘和上盖依次密封相连；

所述托盘包括侧壁和底板，所述侧壁和底板相连以形成用于容纳所述LLZO 氧化物固态电解质的空间，且所述底板上设有均匀分布的孔洞。

在一种实施方式中，所述底盘和上盖之间设有1～5个托盘，最底层的托盘叠放在所述底盘上，上下两层托盘之间上下叠放，所述上盖叠放在最顶层的托盘上，所述最底层的托盘与底盘之间、上下两层托盘之间、以及最顶层的托盘与上盖之间均为可拆卸地密封连接。

在一种实施方式中，所述孔洞的尺寸小于所述LLZO氧化物固态电解质的尺寸。

在一种实施方式中，所述底板上的孔洞的面积占所述底板总面积的 30～90％。

在一种实施方式中，所述孔洞的形状为圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、波浪形中的一种。

在一种实施方式中，所述坩埚的形状为圆柱形、方形、半圆形、梯形、圆锥形中的一种。

在一种实施方式中，所述托盘包括圆弧形侧壁和圆形底板，所述圆弧形侧壁和圆形底板相连以围成用于容纳所述LLZO氧化物固态电解质的圆柱形空间；

所述底盘与所述上盖与所述托盘相适配，以形成圆柱形的坩埚。

在一种实施方式中，所述托盘包括方形侧壁和方形底板，所述方形侧壁和方形底板相连以围成用于容纳所述LLZO氧化物固态电解质的方形空间；

所述底盘与所述上盖与所述托盘相适配，以形成方形的坩埚。

在一种实施方式中，所述坩埚为耐高温氧化镁坩埚。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型提供的用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，所述坩埚为氧化镁坩埚，本实用新型通过使用不吸收锂的耐高温的氧化镁材质坩埚替代氧化铝材质坩埚，从而解决了高温下坩埚内的锂浓度较难控制的问题，从而提高了烧结后的固态电解质的电导率。

所述坩埚包括底盘和上盖，所述底盘和上盖之间设有至少一个托盘，所述托盘叠放在所述底盘上，所述上盖叠放在所述托盘上，所述底盘、托盘和上盖依次密封相连。所述底盘、上盖和托盘形成蒸笼结构式的坩埚，可以提高烧结效率，一个坩埚便可以进行大量固态电解质的烧结。

所述托盘包括侧壁和底板，所述侧壁和底板相连以形成用于容纳所述LLZO 氧化物固态电解质的空间，且所述底板上设有均匀分布的孔洞。多孔疏松的底板可以保证整个坩埚内的锂浓度保持均匀，提高了产品质量，保证了产品的一致性。

附图说明

图1是本实用新型一种用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚的结构示意图；

图2是本实用新型一种用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚的底盘的结构示意图；

图3是本实用新型一种用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚的托盘的结构示意图；

图4是本实用新型一种用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚的托盘的俯视图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，如图1所示，所述坩埚为氧化镁坩埚，所述坩埚包括底盘1 和上盖3，所述底盘1和上盖3之间设有至少一个托盘2，所述托盘2叠放在所述底盘1上，所述上盖3叠放在所述托盘2上，所述底盘1、托盘2和上盖3依次密封相连；

所述托盘2包括侧壁21和底板22，所述侧壁21和底板22相连以形成用于容纳所述LLZO氧化物固态电解质的空间，且所述底板22上设有均匀分布的孔洞23。

本实用新型提供的用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，所述坩埚为氧化镁坩埚，本实用新型通过使用不吸收锂的耐高温的氧化镁材质坩埚替代氧化铝材质坩埚，从而解决了高温下坩埚内的锂浓度较难控制的问题，从而提高了烧结后的固态电解质的电导率。

所述坩埚包括底盘1和上盖3，所述底盘1和上盖3之间设有至少一个托盘2，所述托盘2叠放在所述底盘1上，所述上盖3叠放在所述托盘2上，所述底盘1、托盘2和上盖3依次密封相连。所述底盘1、上盖3和托盘2形成蒸笼结构式的坩埚，可以提高烧结效率，一个坩埚便可以进行大量固态电解质的烧结。

所述托盘2包括侧壁21和底板22，所述侧壁21和底板22相连以形成用于容纳所述LLZO氧化物固态电解质的空间，且所述底板22上设有均匀分布的孔洞23。多孔疏松的底板22可以保证整个坩埚内的锂浓度保持均匀，提高了产品质量，保证了产品的一致性。

具体地，现有技术中LLZO粉体单轴压力下压制成素坯，将素坯放置在装有LLZO粉体的氧化铝坩埚中，并保证粉体完全包埋住素坯，在盖上氧化铝盖子。将氧化铝坩埚放入高温炉中高温烧结后，得到LLZO氧化物固态电解质。其中保护粉为LLZO粉体，其所用原料中的锂源和镧源价格高昂，并且LLZO 粉体在高温下锂会过量挥发变成LZO，不能作为保护粉重复使用，导致成本较高且原料严重浪费。

相应地，本实用新型以氧化镁坩埚替代氧化铝坩埚。在一种实施方式中，所述坩埚为耐高温氧化镁坩埚。传统的氧化铝和二氧化锆坩埚在高温烧结LLZO 氧化物固态电解质时有严重的吸锂现象，导致LLZO氧化物固态电解质内的锂加速挥发。而氧化镁作为一种惰性的耐高温无机氧化物能够完美的解决这一缺陷。

进一步地，现有技术中，一个坩埚只能烧结一片电解质或几片电解质，生产效率低下。如图1～2所示，本实用新型所述底盘1、上盖3和托盘2形成蒸笼结构式的坩埚，可本实用新型以提高烧结效率，一个坩埚便可以完成大量固态电解质的烧结。在一种实施方式中，所述底盘1和上盖3之间设有1～5个托盘2，最底层的托盘2叠放在所述底盘1上，上下两层托盘2之间上下叠放，所述上盖3叠放在最顶层的托盘2上，所述最底层的托盘2与底盘1之间、上下两层托盘2之间、以及最顶层的托盘2与上盖3之间均为可拆卸地密封连接。可以理解的是，所述托盘2的数量不限于上述列举。

除此之外，如图3～4所示，本实用新型的托盘2的所述底板22上设有均匀分布的孔洞23。在一种实施方式中，所述孔洞23的尺寸小于所述LLZO氧化物固态电解质的尺寸，这样可以防止上层托盘2内的固态电解质通过孔洞23掉落到下层托盘2中。在一种实施方式中，所述底板22上的孔洞23的面积占所述底板22总面积的30～90％，这样可以保证坩埚内各层托盘2内的锂浓度保持均匀，从而提高烧结品质量，保证了烧结后产品的一致性。在一种实施方式中，所述孔洞23的形状为圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、波浪形中的一种。

最后，在一种实施方式中，所述坩埚的形状为圆柱形、方形、半圆形、梯形、圆锥形中的一种。在一种实施方式中，所述托盘2包括圆弧形侧壁21和圆形底板22，所述圆弧形侧壁21和圆形底板22相连以围成用于容纳所述LLZO 氧化物固态电解质的圆柱形空间；所述底盘与所述上盖3与所述托盘2相适配，以形成圆柱形的坩埚。在另一种实施方式中，所述托盘2包括方形侧壁21和方形底板22，所述方形侧壁21和方形底板22相连以围成用于容纳所述LLZO氧化物固态电解质的方形空间；所述底盘与所述上盖3与所述托盘2相适配，以形成方形的坩埚。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，其特征在于，所述坩埚为氧化镁坩埚，所述坩埚包括底盘和上盖，所述底盘和上盖之间设有至少一个托盘，所述托盘叠放在所述底盘上，所述上盖叠放在所述托盘上，所述底盘、托盘和上盖依次密封相连；

所述托盘包括侧壁和底板，所述侧壁和底板相连以形成用于容纳所述LLZO氧化物固态电解质的空间，且所述底板上设有均匀分布的孔洞。

2.根据权利要求1所述的用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，其特征在于，所述底盘和上盖之间设有1～5个托盘，最底层的托盘叠放在所述底盘上，上下两层托盘之间上下叠放，所述上盖叠放在最顶层的托盘上，所述最底层的托盘与底盘之间、上下两层托盘之间、以及最顶层的托盘与上盖之间均为可拆卸地密封连接。

3.根据权利要求1所述的用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，其特征在于，所述孔洞的尺寸小于所述LLZO氧化物固态电解质的尺寸。

4.根据权利要求1所述的用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，其特征在于，所述底板上的孔洞的面积占所述底板总面积的30～90％。

5.根据权利要求1所述的用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，其特征在于，所述孔洞的形状为圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、波浪形中的一种。

6.根据权利要求1所述的用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，其特征在于，所述坩埚的形状为圆柱形、方形、半圆形、梯形、圆锥形中的一种。

7.根据权利要求6所述的用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，其特征在于，所述托盘包括圆弧形侧壁和圆形底板，所述圆弧形侧壁和圆形底板相连以围成用于容纳所述LLZO氧化物固态电解质的圆柱形空间；

所述底盘与所述上盖与所述托盘相适配，以形成圆柱形的坩埚。

8.根据权利要求6所述的用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，其特征在于，所述托盘包括方形侧壁和方形底板，所述方形侧壁和方形底板相连以围成用于容纳所述LLZO氧化物固态电解质的方形空间；

所述底盘与所述上盖与所述托盘相适配，以形成方形的坩埚。

9.根据权利要求1所述的用于LLZO氧化物固态电解质烧结的坩埚，其特征在于，所述坩埚为耐高温氧化镁坩埚。

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