[发明专利]固体电解质、其制备方法、用于锂电池的保护层、金属空气电池、和电化学装置

说明书

本发明涉及固体电解质、其制备方法、用于锂电池的保护层、金属空气电池、和电化学装置。固体电解质包括：由式1表示的氧化物，其中，在式1中，M为二价元素、三价元素、或其组合，并且0≤x3，0y1，和0z1。式1 Li_yM_zHfO_3‑x

对相关申请的交叉引用

本申请要求在美国专利商标局于2019年12月13日提交的美国临时申请No.62/947,589和在韩国知识产权局于2019年12月17日提交的韩国专利申请No.10-2019-0169185的优先权和权益、以及由其产生的所有权益，将其内容全部通过引用引入本文中。

技术领域

本公开内容涉及固体电解质、其制备方法、包括所述固体电解质的金属空气电池、和包括所述固体电解质的电化学装置。

背景技术

锂空气电池使用锂金属作为负极，并且因为空气用作正极活性材料，所以不需要储存空气，且因此，锂空气电池可充当高容量电池。锂空气电池的理论比能量为3500瓦-时/千克(Wh/kg)或更大，其是非常高的。

然而，当锂镧钛磷酸盐(LTAP)等用作锂空气电池中的固体电解质时，所述固体电解质由于作为锂空气电池的放电产物的LiOH的存在而是不稳定的。因此，对于改善的用于锂-空气电池中的固体电解质存在需要。

发明内容

提供具有改善的在锂的存在下的稳定性的固体电解质、和其制备方法。

提供包括所述固体电解质的锂空气电池。

提供包括所述固体电解质的电化学装置。

另外的方面将部分地在随后的描述中阐明且部分地将由所述描述明晰。

根据一个方面，固体电解质包括：

由式1表示的氧化物，

式1

Li_yM_zHfO_3-x

其中，在式1中，

M为二价元素、三价元素、或其组合，和

0≤x3，0y1，和0z1。

M为阳离子元素。

根据一个方面，金属空气电池包括：正极；负极；以及在正极和负极之间的电解质，其中正极、负极或电解质的至少一个包括所述固体电解质。

还公开了包括所述固体电解质的保护层。

根据一个方面，电化学装置包括：负极；正极；以及在负极和正极之间的所述固体电解质。

电化学装置可包括电池、蓄电池(accumulator)、超级电容器、燃料电池、传感器、或电致变色装置。

还公开了用于锂电池的保护层，所述保护层包括：所述固体电解质，其中所述固体电解质设置在正极或负极上。

根据一个方面，制备固体电解质的方法包括：提供包括锂前体、铪前体和M前体的前体混合物；和热处理所述前体混合物以制备包括由式1表示的氧化物的固体电解质，

式1

Li_yM_zHfO_3-x

其中，在式1中，M为二价元素、三价元素、或其组合，并且0≤x3，0y1，和0z1。

附图说明

由结合附图考虑的以下描述，以上和其它方面、特征和优点将更加明晰，其中：