一种沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜及其制备方法技术

本发明专利技术实施例涉及一种沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜及其制备方法。所述制备方法包括：将锌源和2

【技术实现步骤摘要】
一种沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池材料
，尤其涉及一种沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子消费市场需求量的进一步增加，对高效、安全的电化学储能设备的要求越来越高。锂离子电池作为应用最广泛的电化学储能设备，受到了研究者们的大量关注。然而当前的锂离子电池使用的液态有机电解液存在易燃、易泄露、有毒和热稳定差等安全性问题，其中的隔膜也容易被锂枝晶刺穿导致电池短路，引起失火爆炸等风险，这极大的限制了锂离子电池的发展。
[0003]与之相比，全固态电池因其采用固态电解质，具有高安全、高能量密度等优点，被认为是下一代新型动力电池和储能型电池的首选方向。目前，固态电解质发展过程中遇到的主要问题是较低的离子电导率和差的电极/电解质界面。针对界面接触差的问题，通过在固态电解质中引入聚合物成分，可以一定程度上对界面接触进行改善。
[0004]金属
‑
有机骨架(MOFs)是一组通过金属离子与有机配体组装而成的材料，具有较高的比表面积、丰富的微孔、优良的热稳定性和化学稳定性。除了气体吸附和分离的共同性质外，它们的离子导电性也被展示出来。此外，由于MOFs的孔径大小和与客体分子的相互作用，它可以控制小分子的动力学来改变MOFs与小分子之间的相互作用。ZIF
‑
8作为MOFs系列的一种，能够通过将小分子纳米化来控制小分子的动力学，并且可以通过增加客体离子的浓度来增强它们的离子传输路径。那么如何利用这一性质来提升电池材料的性能，使其对实际技术路径产生有益贡献，是本专利技术重点探讨的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜及其制备方法，提供一种能与小溶剂分子相互作用，能保证锂离子有连续的传输通道，并且与电极有良好的界面接触的固态电解质隔膜。通过沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜抑制锂枝晶生长，改善电解质与电极的界面接触问题，提高电池循环稳定性和安全性，对固态电池发展具有推动意义。
[0006]为此，第一方面，本专利技术实施例提供了一种沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜的制备方法，包括：
[0007]将锌源和2
‑
甲基咪唑溶于甲醇中通过溶剂热法制备出沉淀物ZIF
‑
8,将沉淀物离心沉淀，取出沉淀物用甲醇洗涤；
[0008]将洗涤后的ZIF
‑
8进行干燥；
[0009]取干燥后的ZIF
‑
8粉末同高分子聚合物颗粒混合后通过流延制成复合膜；所述高分子聚合物包括聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或者多种；
[0010]将所述复合膜浸渍在电解液中一定时间后取出，干燥后即可得到所述沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜。
[0011]优选的，所述洗涤的次数为三次。
[0012]优选的，所述锌源包括：硝酸锌及其水合物、氯化锌、醋酸锌、硫酸锌中的一种或者多种。
[0013]优选的，所述溶剂热法的制备反应温度为50
‑
300℃，反应时间为1
‑
24小时。
[0014]优选的，所述流延的温度为100
‑
300℃。
[0015]优选的，所述电解液中的电解质为导电锂盐，包括LiClO4、LiPF6、LiBF6或LiAsF6中的一种或者多种混合；所述电解液中的溶剂为碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸二甲酯DMC或碳酸二乙酯DEC中的一种或者多种混合。
[0016]优选的，所述浸渍时间为0.1
‑
12小时。
[0017]优选的，所述锌源和2
‑
甲基咪唑的摩尔比为1:2
‑
1:5；
[0018]所述ZIF
‑
8粉末与高分子聚合物颗粒的质量比为10：90
‑
90：10。
[0019]优选的，对所述ZIF
‑
8进行干燥的干燥为：鼓风干燥或真空干燥，干燥温度为50
‑
100℃，干燥时间为1
‑
24小时；
[0020]对所述复合膜的干燥为：在氮气或者氩气的保护气氛下干燥，干燥的温度为80
‑
200℃。
[0021]第二方面，本专利技术实施例提供了一种上述第一方面所述的制备方法制备的沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜。
[0022]本专利技术实施例提供的沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜的制备方法，通过溶剂热法制备出沉淀物ZIF
‑
8，干燥后再与高分子聚合物颗粒混合后通过流延制成复合膜，在电解液中浸渍后干燥，形成沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜。所形成的固态电解质膜能与小溶剂分子相互作用，能保证锂离子有连续的传输通道，并且与电极有良好的界面接触。通过沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜抑制锂枝晶生长，改善电解质与电极的界面接触问题，提高电池循环稳定性和安全性，对固态电池发展具有推动意义。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例提供的一种沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜的制备方法流程图；
[0024]图2为本专利技术实施例1制备中的ZIF
‑
8的X射线衍射(XRD)谱图；
[0025]图3为本专利技术实施例1和对比例1的循环容量对比图。
具体实施方式
[0026]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0027]本专利技术实施例提供了一种沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜的制备方法，如图1所示，主要步骤包括：
[0028]步骤110，将锌源和2
‑
甲基咪唑溶于甲醇中通过溶剂热法制备出沉淀物ZIF
‑
8,将沉淀物离心沉淀，取出沉淀物用甲醇洗涤；
[0029]其中，溶剂热法的制备反应温度为50
‑
300℃，反应时间为1
‑
24小时。
[0030]锌源和2
‑
甲基咪唑的摩尔比为1:2
‑
1:5；锌源包括：硝酸锌及其水合物、氯化锌、醋酸锌、硫酸锌中的一种或者多种。
[0031]洗涤的次数为三次。
[0032]ZIF
‑
8是由金属锌离子和2
‑
甲基咪唑通过配位键连接形成的有序多孔材料，比表面积可高达1850m2/g，是活性炭和分子筛材料的2
‑
6倍。ZIF
‑
8呈现出方钠石拓扑结构，其具有高比表面积的多孔结构,作为吸附剂也表现出了良好的性能。
[0033]步骤120，将洗涤后的ZIF
‑
8进行干燥；
[0034]干燥具体为鼓风干燥或真空干燥，干燥温度为50
‑
100℃，干燥时间为1
‑
24小时。
[0035]步骤130，取干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将锌源和2
‑
甲基咪唑溶于甲醇中通过溶剂热法制备出沉淀物ZIF
‑
8,将沉淀物离心沉淀，取出沉淀物用甲醇洗涤；将洗涤后的ZIF
‑
8进行干燥；取干燥后的ZIF
‑
8粉末同高分子聚合物颗粒混合后通过流延制成复合膜；所述高分子聚合物包括聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或者多种；将所述复合膜浸渍在电解液中一定时间后取出，干燥后即可得到所述沸石咪唑酯骨架结构的固态电解质膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述洗涤的次数为三次。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锌源包括：硝酸锌及其水合物、氯化锌、醋酸锌、硫酸锌中的一种或者多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂热法的制备反应温度为50
‑
300℃，反应时间为1
‑
24小时。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述流延的温度为100
‑
300℃。6.根据权利要求1所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈德赟，曹文卓，闫昭，李婷，
申请(专利权)人：湖州南木纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：