[发明专利]一种镓化合物改性的石榴石型氧化物固态电解质及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种镓化合物改性的石榴石型氧化物固态电解质的制备方法，其特征在于，所述镓化合物改性的石榴石型氧化物固态电解质包括：石榴石型氧化物固态电解质、以及形成在石榴石型氧化物固态电解质表面的镓化合物改性层；所述镓化合物改性层的组分选自Ga₂O₃、GaF₃、GaCl₃、GaBr₃、GaI₃、Ga₂S₃、GaS、GaN、GaP、GaPO₄中的至少一种；所述镓化合物改性层的厚度为0.5 nm～3 nm；

当所述镓化合物改性层为Ga₂O₃时，所述镓化合物改性的石榴石型氧化物固态电解质的制备方法包括：将液体金属镓及其合金涂刷在石榴石型氧化物固态电解质表面，先在含氧气氛中使得金属镓表面在空气里被氧化，再置于乙醇溶液中在50～100℃下去除多余金属镓及其合金，得到Ga₂O₃改性的石榴石型氧化物固态电解质；

当所述镓化合物改性层为GaF₃、GaCl₃、GaBr₃、GaI₃中至少一种时，所述镓化合物改性的石榴石型氧化物固态电解质的制备方法包括：将Ga₂O₃改性的石榴石型氧化物固态电解质置于含有HF、HCl、HBr、HI中至少一种的蒸汽中进行处理，直至Ga₂O₃分别转化为GaF₃、GaCl₃、GaBr₃、GaI₃，得到镓化合物改性的石榴石型氧化物固态电解质；

当所述镓化合物改性层为GaP时，所述镓化合物改性的石榴石型氧化物固态电解质的制备方法包括：将Ga₂O₃改性的石榴石型氧化物固态电解质先置于氢氧化钠溶液中处理5～30分钟，再置于H₃PO₄蒸汽中处理，得到GaP改性的石榴石型氧化物固态电解质；

当所述镓化合物改性层为Ga₂S₃时，所述镓化合物改性的石榴石型氧化物固态电解质的制备方法包括：以硫粉作为前驱体，并与Ga₂O₃改性的石榴石型氧化物固态电解质分离放置，在氮气气氛或氩气气氛中、500～700℃下硫化1.5～3小时，得到Ga₂S₃改性的石榴石型氧化物固态电解质；

当所述镓化合物改性层为GaS时，所述镓化合物改性的石榴石型氧化物固态电解质的制备方法包括：以硫粉作为前驱体，并与GaF₃、GaCl₃、GaBr₃、GaI₃中至少一种改性的石榴石型氧化物固态电解质分离放置，在氮气气氛或氩气气氛中、300～500℃下硫化1～3小时，得到GaS改性的石榴石型氧化物固态电解质；

当所述镓化合物改性层为GaN时，所述镓化合物改性的石榴石型氧化物固态电解质的制备方法包括：以尿素作为前驱体，并与Ga₂O₃改性的石榴石型氧化物固态电解质分离放置，在氮气或氩气气氛中、650～800℃下氮化1.5～10小时，得到GaN改性的石榴石型氧化物固态电解质；或者，将Ga₂O₃改性的石榴石型氧化物固态电解质，在NH₃气氛中、650～800℃下氮化1.5～10小时，得到GaN改性的石榴石型氧化物固态电解质；

当所述镓化合物改性层为GaPO₄时，所述镓化合物改性的石榴石型氧化物固态电解质的制备方法包括：以固态磷酸作为前驱体，并与Ga₂O₃改性的石榴石型氧化物固态电解质分离放置，在氮气气氛或氩气气氛中、300～500℃下磷酸化70～120分钟，得到GaPO₄改性的石榴石型氧化物固态电解质。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石榴石型氧化物固态电解质为LLZO固态电解质。