4.6 Li2ZrO3

750~1000K温度范围合成的是亚稳态四方结构,在1070K以上合成的是单斜结构。单斜结构的空间群为C12/c1,Zr原子和Li原子都占据4e位置,部分O占据4d,其他的O占据8f位置,单胞参数a=0.5426nm,b=0.9026nm,c=0.5421nm,β=112.7234°,PDF卡片为75-2157,在ZrO6八面体中Zr近似位于中心,每个ZrO6八面体与相邻的八面体共享两条边,沿着c轴形成边共享ZrO6八面体长链,相邻的两个长链通过角共享ZrO6相互链接,形成空间骨架,锂离子位于骨架中的间隙空间。图4.17为单斜结构Li2ZrO3 结晶结构示意。

图4.17 单斜结构Li2ZrO3 结晶结构示意

Li2ZrO3中锂离子扩散系数在(1.9~3.2)×10-6cm2/s范围,经常作为其他嵌锂材料的表面包覆材料使用,以改进主相的循环性能。

在0.3C下0.1~2.5V范围内的锂化/脱锂曲线,如图4.18所示,容量不高,只有70mA·h/g的稳定容量,脱嵌锂过程中结构变化可逆,不过明显滞后太大,脱嵌锂电压范围太大。

图4.18 0.3C倍率下Li2ZrO3脱嵌锂曲线