一种基于金属-有机框架材料的嵌入式复合隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于金属

【技术实现步骤摘要】
一种基于金属
‑
有机框架材料的嵌入式复合隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于电池隔膜领域，涉及一种基于金属
‑
有机框架材料的复合隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]隔膜是电池的核心组成部件之一，起到绝缘电子和传输离子的作用，其性能直接影响电池的使用安全性、能量密度、倍率性、循环稳定性等。为了提升电池隔膜的性能，通常对隔膜进行改性处理。
[0003]金属
‑
有机框架(MOFs)材料因其大比表面积、高孔隙率、规则且易调控的孔道结构，被认为是一种良好的隔膜改性材料。中国专利(CN 114865217 A)通过原位合成的方法制备MOFs材料，在隔膜表面形成一定厚度的涂层，且在隔膜内部形成梯度修饰，从而改善锂硫电池的循环稳定性；中国专利(CN 116093537 A)采用原位水热法将MOFs材料合成在耐高温聚合物薄膜孔道内，所得复合材料可应用于电池隔膜领域。但是，上述两种隔膜复合手段均属于一步原位合成方法，即将隔膜/基膜置于MOFs材料合成溶液中，原位合成MOFs材料，修改隔膜/基膜的表面或内部。然而，原位合成方法形成的MOFs材料一致性差，可控性弱，从而严重削弱了MOFs材料的改性功效。此外，原位水热法合成需要较高的合成温度(100
‑
200℃)，限制了该技术使用价格便宜的商用聚烯烃类隔膜(PP/PE)，而只能使用耐高温聚合物多孔膜，提高了成本。
[0004]综上，基于MOFs改性隔膜的复合技术仍需进一步完善，以便可以在充分利用MOFs材料特性的同时，实现隔膜的轻薄化，提升电池的电化学性能。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提出一种基于金属
‑
有机框架材料的嵌入式复合隔膜及其制备方法，通过引入分步式复合手段制备嵌入式复合隔膜，大大简化了制备流程的同时，提高了嵌入功能材料的可控性，是一种易于放大的MOFs改性隔膜及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术公开了一种基于金属
‑
有机框架材料的嵌入式复合隔膜，所述嵌入式复合隔膜包括多孔聚合物基膜、复合在基膜孔道内的金属
‑
有机框架(MOFs)材料。
[0008]进一步地，所述多孔聚合物基膜包括聚乙烯(PE)膜、聚丙烯(PP)膜、PP/PE/PP复合膜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、聚酰胺(PA)膜、聚酰亚胺(PI)膜、玻璃纤维膜、无纺布中的一种或其多种的复合。
[0009]进一步地，所述MOFs材料是由至少一种金属离子或金属离子簇与有机配体配位形成的多孔结构材料；优选地，所述金属离子包括Mg
2+
、Al
3+
、Ca
2+
、Ti
4+
、V
4+
、V
3+
、V
2+
、Cr
3+
、Mn
3+
、Mn
2+
、Fe
3+
、Fe
2+
、Co
3+
、Co
2+
、Ni
2+
、Ni
+
、Cu
2+
、Cu
+
、Zn
2+
、Ga
3+
、Ge
4+
、Ge
2+
、As
5+
、As
3+
、As
+
、Y
3+
、Zr
4+
、
Mo
3+
、Pd
2+
、Pd
+
、Pt
2+
、Pt
+
、Ag
+
、Cd
2+
、In
3+
、La
3+
、Ce
4+
、Ce
3+
、Hf
4+
中的一种或多种；优选地，所述有机配体包括对苯二甲酸、2
‑
甲基咪唑、苯
‑
1,2,4,5
‑
四羧酸、5
‑
硝基间苯二甲酸、间苯二甲酸、烟酸、3
‑
硝基邻苯二甲酸、咪唑、5
‑
氨基间苯二甲酸、异烟酸、1,3,5
‑
三羧酸苯、2,3
‑
吡啶二羧酸、2,2
’‑
联吡啶、1,4
‑
环己烷二羧酸、噻吩
‑
2,5
‑
二羧酸、吡嗪、丁炔二酸、[1,1
’‑
联苯]‑4‑
羧酸、反式
‑
1,4
‑
环己烷二羧酸、顺
‑
1,2
‑
环己烷二甲酸、2,3,5,6
‑
四氟对苯二甲酸、2
‑
硝基对苯二甲酸、吡嗪
‑
2,3
‑
二羧酸、4,4
’‑
联苯二甲酸、富马酸、3,4
‑
吡啶二羧酸、2,4
‑
吡啶二羧酸、4
‑
氨基联苯二甲酸、水杨酸吖嗪、1H
‑
咪唑
‑
4,5
‑
二羧酸、1H
‑
吡唑
‑
3,5
‑
二羧酸水合物、4,4
’‑
联吡啶、3,6
‑
二
‑2‑
吡啶基
‑
1,2,4,5
‑
四嗪、2,5
‑
二溴对苯二甲酸、2,5
‑
二氯对二苯甲酸、反
‑
1,2
‑
环己烷二甲酸、3,5
‑
吡唑二甲酸、(1R,2R)
‑
1,2
‑
环己烷二甲酸、2,2
’‑
联苯二羧酸、3,5
‑
吡啶二甲酸、偏苯三甲酸、萘
‑
1,4
‑
二羧酸、4
‑
羟基邻苯二甲酸、2,5
‑
二羟基对苯二甲酸、5
‑
羟基间苯二甲酸、1,4
‑
亚苯基二乙酸、4
‑
羧基苯乙酸、2
‑
氨基对苯二甲酸、环己烷
‑
1,3
‑
二羧酸、顺式
‑
1,4
‑
环己二羧酸、2,6
‑
萘二甲酸、环己烷
‑
1,2,4,5
‑
四羧酸、2
‑
溴代对苯二甲酸、9
‑
蒽甲酸、1,4
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金属
‑
有机框架材料的嵌入式复合隔膜，其特征在于：所述嵌入式复合隔膜包括多孔聚合物基膜、复合在基膜孔道内的MOFs材料；所述MOFs材料通过浸渍、压滤、抽滤、流延、热压中的任一种方法嵌入式复合在所述基膜的孔道内。2.根据权利要求1所述的一种基于金属
‑
有机框架材料的嵌入式复合隔膜，其特征在于：所述多孔聚合物基膜包括聚乙烯膜、聚丙烯膜、PP/PE/PP复合膜、聚二甲基硅氧烷膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、玻璃纤维膜、无纺布中的一种或多种的复合膜。3.根据权利要求1所述的一种基于金属
‑
有机框架材料的嵌入式复合隔膜，其特征在于：所述MOFs材料粒径为1
‑
5000nm；所述MOFs材料孔径为0.1
‑
500nm；所述MOFs材料孔隙率大于50％。4.制备权利要求1
‑
3任一项所述的一种基于金属
‑
有机框架材料的嵌入式复合隔膜的方法，其特征在于：所述嵌入式复合隔膜的复合方法为分步式，即MOFs材料的合成制备和嵌入复合。5.根据权利要求4所述的一种基于金属
‑
有机框架材料的嵌入式复合隔膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，
申请(专利权)人：浙江汶纳新材料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：