技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于無機非金屬元素及其化合物。

背景技術(shù)：
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磷酸鋰作為靶材制備的lipon薄膜是被最廣泛應(yīng)用的電解質(zhì)薄膜，lipon薄膜由于熱力學(xué)穩(wěn)定性好、離子導(dǎo)電率高和電化學(xué)窗口寬等優(yōu)點，成為當(dāng)前研究中最熱的固體電解質(zhì)膜。尤其是在全固態(tài)薄膜鋰電池領(lǐng)域，被視為目前最具發(fā)展?jié)摿Φ碾娊赓|(zhì)薄膜。lipon薄膜作為電解質(zhì)有諸多優(yōu)點，但是其在潮濕環(huán)境中易于水解還原是一個不能回避的問題，其嚴(yán)重抑制了lipon薄膜的使用和阻礙固態(tài)薄膜電池的發(fā)展。通過摻雜金屬離子來提高lipon薄膜的穩(wěn)定性也從日本松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社的一個關(guān)于固態(tài)電解質(zhì)的專利中得到證實。

lipon薄膜的制備方法主要有：物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、溶膠-凝膠等各種方法。由于物理氣相沉積制備的lipon薄膜與基體的結(jié)合強度高、沉積效率高、工藝成熟穩(wěn)定而被廣泛應(yīng)用。而用物理氣相沉積制備lipon薄膜需要使用高密度li3po4靶材，通過能量束轟擊li3po4靶材將其氣化，再經(jīng)過氮化，生產(chǎn)lipon，再沉積到基體表面形成電解質(zhì)薄膜。微量的wo3摻雜能降低li3po4的燒結(jié)溫度，促進(jìn)其燒結(jié)的致密化，提高靶材的密度、強度及穩(wěn)定性，從而提高鍍膜質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明公開了一種wo3包覆li3po4粉體的制備及其燒結(jié)方法。其特征是用偏鎢酸銨溶于水的特性，將li3po4粉體在偏鎢酸銨水溶液中濕磨，干燥后在li3po4粉體表面形成分散均勻的偏鎢酸銨包覆層，然后通過偏鎢酸銨在400-600℃下的熱解在li3po4表面形成分散均勻的的wo3包覆層，從而制備出wo3包覆li3po4粉體，實現(xiàn)wo3的均勻摻雜。通過對包覆粉體的燒結(jié)，可制備出相對密度高于95％，強度大于45mpa，維氏硬度達(dá)大于295mp的wo3摻雜li3po4燒結(jié)材料，可作為濺射鍍膜用的靶材。

本發(fā)明詳細(xì)研究并掌握了摻雜比、球磨參數(shù)、熱解溫度等對wo3-li3po4包覆粉末制備過程的影響及其燒結(jié)致密化過程的變化規(guī)律，從而可制備出高性能的燒結(jié)wo3摻雜li3po4材料。這種材料可經(jīng)濟(jì)、高效的制成各種復(fù)雜形狀的產(chǎn)品，主要是濺射鍍膜用的靶材(包括平面靶和旋轉(zhuǎn)靶)，此外，化工上可做催化劑，用于制備烯丙醇；氣體敏感器中、特種激光玻璃、光盤、陶瓷材料等。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

附圖1：wo3包覆li3po4粉體的制備工藝流程圖。

附圖2：wo3-li3po4包覆粉體的燒結(jié)工藝流程圖。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

如附圖1所示，本發(fā)明的wo3包覆li3po4粉體的制備工藝流是：先將li3po4粉末加入到球磨瓶中于偏鎢酸銨((nh4)6h2w12o40·xh2o)水溶液中濕磨混合，充分混合均勻后，經(jīng)干燥過篩得到li3po4粉體表面形成分散均勻的偏鎢酸銨包覆層的混合料，將混合料于400-600℃加熱，通過偏鎢酸銨熱解在li3po4粉體表面形成分散均勻的的wo3包覆層，從而制備出wo3包覆li3po4粉體。

如附圖2所示，將wo3包覆li3po4的粉體，加入成形劑聚乙二醇(peg)，然后成型(干壓、冷 等靜壓、注射成型等)，得到生坯，經(jīng)脫成型劑后，即可進(jìn)行常壓燒結(jié)或氣壓燒結(jié)，得到高強度高密度的wo3摻雜li3po4燒結(jié)材料。

本發(fā)明的優(yōu)點在于用一種新的方法制備wo3包覆li3po4粉體，特別適用于微量wo3摻雜，通過對wo3包覆li3po4粉體進(jìn)行燒結(jié)，可制備出高性能燒結(jié)wo3摻雜li3po4材料。

具體實施方式：

實例1：2.0wt％wo3包覆li3po4粉體的制備

將市售純度為99.9％li3po4粉末，2.23wt％偏鎢酸銨配制的水溶液裝入球墨瓶中，置于球磨機中濕磨24-96h，干燥過篩后，將粉體置于400-600℃的爐子中，偏鎢酸銨熱解生成wo3包覆住li3po4，得到各種粉料充分混合、粒徑分布均勻、成型性好、各組分質(zhì)量比為li3po4∶wo3＝98∶2的wo3包覆li3po4粉體。

實例2：4.0wt％wo3包覆li3po4粉體的制備

將市售純度為99.9％li3po4粉末，4.45wt％偏鎢酸銨配制的水溶液裝入球磨瓶中，置于球磨機中濕磨24-96h，干燥過篩后，將粉體置于400-600℃的爐子中，偏鎢酸銨熱解生成wo3包覆住li3po4，得到各種粉料充分混合、粒徑分布均勻、成型性好、各組分質(zhì)量比為li3po4∶wo3＝96∶4的wo3包覆li3po4粉體。

實例3：2.0wt％wo3包覆li3po4粉體的燒結(jié)

將制備的wo3包覆li3po4粉體，摻1-5wt％聚乙二醇(peg)作為成型劑，于球磨機中濕磨2h，再干燥過篩，在100-200mpa壓力下壓制成型，脫成型劑后，在高溫爐內(nèi)800℃下于空氣中常壓燒結(jié)60-180分鐘，隨爐冷卻。這樣制得的燒結(jié)wo3包覆li3po4靶材，密度大于2.26g/cm³，相對密度≥92.6％，抗彎強度大于40mpa，維氏硬度大于280mpa。

實例4：4.0wt％wo3包覆li3po4粉體的燒結(jié)

將制備的wo3包覆li3po4粉，摻1-5wt％聚乙二醇(peg)作為成型劑，于球磨機中濕磨2h，再干燥過篩，在100-200mpa壓力下壓制成型，脫成型劑后，在高溫爐內(nèi)815℃下于空氣中常壓燒結(jié)60-180分鐘，隨爐冷卻。這樣制得的燒結(jié)wo3包覆wo3靶材，密度大于2.33g/cm³，相對密度≥95.5％，抗彎強度大于45mpa，維氏硬度大于295mpa。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種WO3?Li3PO4包覆粉末的制備及其燒結(jié)方法。本發(fā)明屬于非金屬元素及其化合物。本發(fā)明公開了一種新的工藝來制備WO3摻雜Li3PO4靶材。本發(fā)明的優(yōu)點在于用一種新的摻雜工藝來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的球磨摻雜，得到充分混合、均勻摻雜的粉體。適用于微量(0.1?5at％)的WO3粉末摻雜，可制備出致密度超過95％，強度超過45MPa，維氏硬度大于295Mpa的摻雜Li3PO4靶材，這種摻雜Li3PO4靶材，可經(jīng)濟(jì)、高效的制成各種復(fù)雜形狀。作為微電源方面，LiWPON薄膜具有熱力學(xué)穩(wěn)定性好、離子導(dǎo)電率高和電化學(xué)窗口寬等優(yōu)點可用于制備電解質(zhì)薄膜；化工上可做催化劑，用于制備烯丙醇；此外還用在氣體敏感器中、特種激光玻璃、光盤、陶瓷材料等。

技術(shù)研發(fā)人員：楊海濤;高玲;尚福亮;彭偉;朱佐祥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2016.03.11
技術(shù)公布日：2017.09.19