[发明专利]一种具有三维交联修饰层的石榴石型固体电解质及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有修饰层的石榴石型固体电解质，其特征在于，包括石榴石型固体电解质基体以及形成在石榴石型固体电解质基体的至少一侧的修饰层，所述修饰层具有由至少一种强酸锂盐和至少一种弱酸锂盐相互交联形成的三维多孔结构；所述至少一种强酸锂盐选自氯化锂、高氯酸锂、硫酸锂和硝酸锂，所述至少一种弱酸锂盐选自氟化锂、醋酸锂、磷酸锂、和硅酸锂；根据所含有的锂离子的摩尔数计算，所述至少一种强酸锂盐和所述至少一种弱酸锂盐的比例为50:1~1:1，优选10:1~4:1。

2.根据权利要求1所述的石榴石型固体电解质，其特征在于，所述石榴石型固体电解质选自：

Li_7-mLa₃Zr_2-mM_mO₁₂，M为Ta和/或Nb，0≤m≤2；

Li_7-2nLa₃Zr_2-nN_nO₁₂，N为W和/或Mo，0≤n≤2；和

Li_7-3dD_dLa₃Zr₂O₁₂，D为Ga和/或Al，0≤d≤7/3。

3.根据权利要求1所述的石榴石型固体电解质，其特征在于，所述三维多孔结构中的孔相互连通，且孔壁之间交错连接，孔径为0.1~1微米，所述修饰层的厚度为1~10微米。

4.一种根据权利要求1至3中任一项所述的石榴石型固体电解质的制备方法，其特征在于，包括：

将石榴石型固体电解质在空气中进行表面预钝化；以及

采用包含强酸和弱酸盐的混合溶液对所述石榴石型固体电解质至少一侧表面进行化学处理以在该表面形成所述修饰层，所述强酸选自盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸中的至少一种；所述弱酸盐选自氟化锂、碳酸锂、醋酸锂、磷酸锂中的至少一种，其中所述的强酸和弱酸盐的摩尔浓度比为1:1~10:1，所述包含强酸和弱酸盐的混合溶液中强酸和弱酸盐的总质量分数为1wt%~50wt%，所述混合溶液在所述石榴石型固体电解质至少一侧表面上的单位面积添加量为5~20μL/cm²。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的固体电解质在空气中的预钝化时间为1~1000小时，优选为24~72小时。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述包含强酸和弱酸盐的混合溶液的溶剂选自水、乙醇、异丙醇中的至少一种。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的强酸和弱酸盐的摩尔浓度比为4:1~6:1；所述包含强酸和弱酸盐的混合溶液中强酸和弱酸盐的总质量分数为5~20wt%；所述混合溶液在所述石榴石型固体电解质至少一侧表面上的单位面积添加量为10~15μL/cm²。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述化学处理时间为10~1000分钟，优选30~120分钟；温度为25~200℃，优选50~80℃。

9.一种固态锂电池，包括权利要求1至3中任一项所述的石榴石型固体电解质。