Matière première clé pour les électrolytes solides : la zircone

ZrO2 est un matériau oxyde présentant une résistance à haute température, une dureté élevée et une bonne stabilité chimique. Il a un point de fusion et un point d’ébullition élevés, ce qui lui permet de conserver des propriétés physiques et chimiques stables dans un environnement à haute température. De plus, le ZrO2 possède également un faible coefficient de dilatation thermique et de bonnes propriétés d’isolation électrique. Cela en fait l’une des matières premières préférées pour l’électrolyte solide LLZO.

Dureté élevée : la dureté du ZrO2 est juste derrière le diamant et il présente une résistance élevée à l’usure.

Point de fusion élevé : Le point de fusion du ZrO2 est très élevé (2715℃). Le point de fusion élevé et l’inertie chimique font du ZrO2 un bon matériau réfractaire.

Excellente stabilité chimique : le ZrO2 a une bonne résistance aux produits chimiques tels que les acides et les alcalis et n’est pas facilement corrodé.

Bonne stabilité thermique : ZrO2 peut toujours conserver de bonnes propriétés mécaniques et une stabilité chimique à haute température.

Résistance et ténacité relativement importantes : le ZrO2, en tant que matériau céramique, a une grande résistance (jusqu’à 1 500 MPa). Bien que la ténacité soit loin derrière certains métaux, par rapport à d’autres matériaux céramiques, l’oxyde de zirconium a une ténacité plus élevée et peut résister dans une certaine mesure aux chocs et contraintes externes.

Il existe différents procédés de préparation du ZrO2, notamment la pyrolyse, le sol-gel, le dépôt en phase vapeur, etc. Parmi eux, la pyrolyse est l’une des méthodes de préparation les plus couramment utilisées. Cette méthode fait réagir le zircon et d’autres matières premières avec des oxydes de métaux alcalins ou alcalino-terreux à haute température pour générer du zirconate, puis obtient de la poudre de ZrO2 par lavage acide, filtration, séchage et d’autres étapes. De plus, les performances du ZrO2 peuvent être régulées en dopant différents éléments pour répondre aux besoins de différentes batteries à semi-conducteurs.

L’application du ZrO2 dans les batteries à l’état solide se reflète principalement dans les électrolytes solides oxydes, tels que l’oxyde de lithium lanthane zirconium (LLZO) et l’oxyde de lithium lanthane zirconium titane (LLZTO), qui existent dans les structures cristallines de type grenat. Dans ces électrolytes solides, le ZrO2 occupe une proportion très importante. Par exemple, dans la masse du LLZO avant frittage, le ZrO2 représente environ 25 %. De plus, afin de réduire la résistance d’interface dans les batteries à semi-conducteurs et d’améliorer l’efficacité de la migration des ions lithium, les matériaux des électrodes positives et négatives doivent généralement être recouverts de matériaux tels que le LLZO. Dans le même temps, les batteries semi-solides à oxyde doivent également construire une couche de diaphragme en céramique composée de matériaux tels que le LLZO, ce qui augmente encore la quantité de ZrO2 utilisée dans les batteries à semi-conducteurs.

Avec le développement continu de la technologie des batteries à semi-conducteurs et l’expansion de ses domaines d’application, la demande de ZrO2 en tant que matière première d’électrolyte solide continuera de croître. À l’avenir, le ZrO2 devrait jouer un rôle plus important dans le domaine des batteries à semi-conducteurs en optimisant davantage le processus de préparation, en régulant les performances et en réduisant les coûts. Dans le même temps, avec l’émergence continue de nouveaux matériaux électrolytiques solides, le ZrO2 sera également confronté à une concurrence et à des défis plus intenses. Cependant, grâce à ses propriétés uniques et ses vastes perspectives d’application, le ZrO2 occupera toujours une position irremplaçable dans le domaine des batteries à semi-conducteurs.