[发明专利]磷酸盐‑石榴石固体电解质结构

权利要求书

1.一种复合电解质三层结构，其包含：

第一层，所述第一层包含第一陶瓷电解质，所述第一电解质对与锂金属接触稳定；

第二层，所述第二层包含第二陶瓷电解质，所述第二电解质对与水接触稳定；和

第三层，所述第三层插入所述第一层与所述第二层之间且包含第三非水性电解质。

2.如权利要求1所述的复合电解质结构，其特征在于，

所述第一层是固体锂石榴石组合物；

所述第二层是固体金属磷酸盐电解质；且

所述第三层选自以下中的至少一种：液体、凝胶、固体聚合物或它们的组合，且为无机电解质盐与有机溶剂的混合物，

其中，所述第一电解质、所述第二电解质和所述第三电解质各自具有不同的相对化学稳定性。

3.如权利要求2所述的复合电解质结构，其特征在于，

所述固体锂石榴石组合物以式Li_xA_yB_zO_12+d表示，其中，x大于或等于3，A为选自以下中的至少一种的阳离子：一价阳离子、二价阳离子、三价阳离子、四价阳离子或它们的混合物，B为选自以下中的至少一种的阳离子：四价阳离子、五价阳离子、六价阳离子或它们的混合物，x大于2，y大于2，z大于1，d大于-1且小于+1；

所述固体金属磷酸盐电解质以式Li_xM_y(PO₄)_z表示，其中，M为选自以下中的至少一种的元素：一价元素、二价元素、三价元素、四价元素、五价元素、六价元素或这些元素的组合，x大于0.1，y大于1，z大于2，且金属磷酸盐具有NASICON结构；且

所述第三层是选自以下中的至少一种的液体电解质：离子液体、无机锂盐与有机溶剂的混合物、或它们的混合物。

4.如权利要求2所述的复合电解质结构，其特征在于，

所述固体锂石榴石组合物为Li₇La₃Zr₂O₁₂；

所述固体金属磷酸盐电解质为Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO₄)₃；且

包含无机电解质盐与有机溶剂的第三层混合物为在碳酸亚乙酯和碳酸二甲酯中的LiPF₆。

5.如权利要求2所述的复合电解质结构，其特征在于，包含无机电解质盐与有机溶剂的第三层混合物中LiPF₆的量为1-30重量％，且所述有机溶剂的量为70-99重量％。

6.如权利要求1-5中任一项所述的复合电解质结构，其特征在于，所述三层结构隔离所述第三层电解质使其不与水相接触。

7.如权利要求1-6中任一项所述的复合电解质结构，其特征在于，还包含：

密封件，所述密封件包封所述三层结构的边缘；

锂金属层，所述锂金属层与所述第一陶瓷电解质相邻，其中所述锂金属层与所述第一陶瓷电解质直接物理接触或者与所述第一陶瓷电解质电连通；和

含有水性电解质的层，所述含有水性电解质的层与所述第二陶瓷电解质相邻且接触。

8.如权利要求7所述的复合电解质结构，其特征在于，所述密封件为不溶于水的聚合物。

9.如权利要求7所述的复合电解质结构，其特征在于，所述结构气密性地隔离所述含有水性电解质的层，并且防止所述水性电解质与所述锂金属层接触。

10.如权利要求1-9中任一项所述的复合电解质结构，其特征在于，

所述第一层是平坦的，且具有1-50微米的平均厚度；

所述第二层是平坦的，且具有1-50微米的平均厚度；且

所述第三层具有0.1-50微米的平均厚度。

11.如权利要求1-10中任一项所述的复合电解质三层结构，其特征在于，还包含至少两个三层结构。