[發(fā)明專利]穩(wěn)定化的固體石榴石電解質(zhì)及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580074490.2
• 申請(qǐng)日: 2015-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN107408680B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·E·巴丁;劉鑫媛;Y·A·盧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/38
• 分類號(hào): H01M4/38;H01M4/525;H01M10/0562;C04B35/486;H01M10/0585
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 高宏偉;項(xiàng)丹

1.一種固體石榴石電解質(zhì)膜，其包含：

主體組合物，所述主體組合物包含鋰石榴石；和

表面組合物，所述表面組合物在所述鋰石榴石的外表面的至少一部分上包含質(zhì)子化了的石榴石，其中，所述石榴石的表面質(zhì)子化了的部分在空氣中組成穩(wěn)定，且對(duì)二氧化碳不敏感，其中，

所述鋰石榴石為Li₇La₃Zr₂O₁₂，且

所述質(zhì)子化了的石榴石為Li_(7-x)H_xLa₃Zr₂O₁₂，其中，x為0.1-7。

2.如權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)膜，其特征在于，所述鋰石榴石的外表面的至少一部分上的所述質(zhì)子化了的石榴石占據(jù)所述鋰石榴石的整個(gè)外表面。

3.如權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)膜，其特征在于，所述鋰石榴石的外表面的至少一部分上的所述質(zhì)子化了的石榴石包含厚度為0.1-100nm的層。

4.如權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)膜，其特征在于，所述表面組合物具有0.1-46摩爾％的鋰濃度。

5.如權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)膜，其特征在于，所述表面組合物基本上不含電絕緣的Li表面物質(zhì)。

6.如權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)膜，其特征在于，所述表面組合物包含不含LiOH、Li₂CO₃或它們的組合中的至少一種的表面。

7.一種復(fù)合電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，其包含：

受保護(hù)的陽極結(jié)構(gòu)，其包含：

包含陶瓷電解質(zhì)的第一層，所述陶瓷電解質(zhì)包含權(quán)利要求1所述的固體石榴石電解質(zhì)膜；

包含鋰金屬源的第二層，其中，所述第一層和所述第二層物理接觸；和

陰極。

8.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述復(fù)合電解質(zhì)結(jié)構(gòu)還包含位于所述受保護(hù)的陽極結(jié)構(gòu)與所述陰極之間且與所述受保護(hù)的陽極結(jié)構(gòu)和所述陰極接觸的水性陰極電解質(zhì)。

9.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述陰極為鋰鈷氧化合物。

10.一種用于制造權(quán)利要求1所述的固體石榴石電解質(zhì)膜的方法，所述方法包括：

使對(duì)空氣敏感的含有鋰的石榴石與質(zhì)子酸接觸，以形成具有質(zhì)子化了的石榴石表面組合物的固體石榴石組合物。

11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述質(zhì)子酸選自以下中的至少一種：無機(jī)酸、有機(jī)酸或它們的組合。

12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使具有質(zhì)子化了的石榴石表面且對(duì)空氣穩(wěn)定、對(duì)二氧化碳不敏感的固體石榴石組合物與鋰離子源接觸，以使對(duì)空氣敏感的含有鋰的固體石榴石再生。

13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，與鋰離子源的接觸在密封電池結(jié)構(gòu)中完成。

14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述鋰離子源為鋰金屬。

15.一種鈍化方法，所述方法包括：

對(duì)空氣敏感的含有鋰的固體石榴石膜表面上的鋰離子與質(zhì)子進(jìn)行離子交換，以形成具有貧鋰的質(zhì)子化了的表面且對(duì)空氣穩(wěn)定、對(duì)二氧化碳不敏感的固體石榴石電解質(zhì)，其中，

含有鋰的固體石榴石為Li₇La₃Zr₂O₁₂，且

固體石榴石電解質(zhì)為Li_(7-x)H_xLa₃Zr₂O₁₂，其中，x為0.1-7。