[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、式2、式3、或其组合表示的氧化物，其中，在式1中，M1为铪、钛、锆、或其组合，和0x1；其中，在式2中，M1为铪、钛、锆、或其组合，M2为至少一种具有a的氧化值的元素，且其中a为1‑6的整数，和0y1；或者其中，在式3中，M1为铪、钛、锆、或其组合，X为卤素、拟卤素、或其组合，和0z2。式1 Li_2+4xM1_1‑xO₃；式2 Li_2‑y(a‑4)M1_1‑yM2^a_yO₃；式3 Li_2‑zM1O_3‑zX_z

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2日提交的美国临时申请No.62/942,498和在韩国知识产权局于2019年12月5日提交的韩国专利申请No.10-2019-0160968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活性材料，并且因为空气用作正极活性材料，所以不需要存储空气，且因此锂空气电池可起到高容量电池的作用。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，仍然存在对于改善的用于锂-空气电池的固体电解质的需要。

发明内容

提供在水分和锂金属的存在下是稳定的固体电解质及其制备方法。

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、式2、式3、或其组合表示的氧化物，

式1

Li_2+4xM1_1-xO₃

其中，在式1中，M1为铪(Hf)、钛(Ti)、锆(Zr)、或其组合，和0x1；

式2

Li_2-y(a-4)M1_1-yM2^a_yO₃

其中，在式2中，

M1为铪(Hf)、钛(Ti)、锆(Zr)、或其组合，

M2为至少一种具有a的氧化值的元素，且其中a为1-6的整数，和0y1；或

式3

Li_2-zM1O_3-zX_z

其中，在式3中，

M1为铪(Hf)、钛(Ti)、锆(Zr)、或其组合，

X为卤素、拟卤素、或其组合，和0z2。

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、电解质、或其组合包括所述固体电解质。

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。