本发明专利技术公开了一种有机-无机杂化聚合物固体电解质材料及其应用，该聚合物固体电解质材料由导锂聚合物、金属-有机框架和锂盐组成；将固体电解质材料应用于制备全固态锂离子电池的固态电解质膜，以该固体电解质材料制成的电解质膜组装的全固态锂离子电池，在高温、高倍率条件下具有稳定的较高充放电比容量，且循环性能好。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种有机-无机杂化聚合物固体电解质材料及其应用，该聚合物固体电解质材料由导锂聚合物、金属-有机框架和锂盐组成；将固体电解质材料应用于制备全固态锂离子电池的固态电解质膜，以该固体电解质材料制成的电解质膜组装的全固态锂离子电池，在高温、高倍率条件下具有稳定的较高充放电比容量，且循环性能好。【专利说明】一种有机-无机杂化聚合物固体电解质材料及其应用
本专利技术涉及一种有机-无机杂化聚合物固体电解质材料及其应用，属于锂离子电池材料领域。
技术介绍
锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、体积小、无记忆效应等优点，成为最具有发展潜力的能源之一。目前已经应用于军事国防、电动汽车、便携式数码设备等多个领域，同时对其性能的要求也越来越高。目前，国内外商品化锂离子电池大多数使用有机液态电解质，由于电解质是液态，易发生起火，燃烧的事故，故其使用温度一般限制在60°C以下。在某些极限环境和特殊领域，如在石油勘探，井下作业，医疗行业等，只能使用一次电池，电池的频繁更换对作业过程造成很大的干扰。固体电解质克服了液态电解质的安全性问题，同时具有较高的热稳定能和电化学稳定性，具有在高温等特殊环境下工作的潜力。但目前研究的固态电解质材料都达不到高温、高倍率条件下稳定的要求。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中锂离子电池存在高温(大于60°C)、高倍率条件下循环稳定性不好，安全性能差的问题，目的是在于提供一种用于制备在高温、高倍率条件下具有高充放电比容量和稳定电化学循环性能的电池的有机-无机杂化聚合物固体电解质材料。本专利技术的另一个目的在于提供一种所述的固体电解质材料的应用，所述固体电解质材料制备的全固态锂离子电池，在高温、高倍率条件下具有较高的稳定的充放电比容量，且循环性能好。本专利技术提供了一种有机-无机杂化聚合物固体电解质材料,该固体电解质材料由以下质量份组分组成:导锂聚合物20?70份，金属-有机框架5?50份，锂盐10?60份；所述的金属-有机框架为MOF-5、MIL-53 (Al)、MIL-53 (Cr)、Zn-MOF-74, HKUST-UZIF-1、ZIF-2、ZIF-3、ZIF—4、ZIF—5、ZIF—6、ZIF—7、ZIF—8、ZIF—9、ZIF—10、ZIF—22、ZIF—69、ZIF-90、NAFS-1、MIL-47、CAU-U MIL-101 (Cr)、CPO-27-Mg, CPO-27-Mn，CPO-27-Co，CP0-27-Ni, CP0-27-Zn、Mn (HCOO) 2、Co (HCOO) 2、Ni (HCOO) 2 中的一种。优选的金属-有机框架为MOF-5、MIL-53 (Al)、MIL-53 (Cr)、Zn-MOF-74, HKUST-UZIF-1、ZIF-2、ZIF-3、ZIF-4、ZIF-5、ZIF-6、ZIF-7、ZIF-8、ZIF-9、ZIF-10、MIL-47,CP0-27-Mg、CP0-27-Mn、CPO-27-Co、CP0_27_N1、CPO-27-Zn、MIL-101 (Cr)、Mn(ffi:00)2、Co (HCOO) 2、Ni (HCOO) 2 中的一种。所述金属-有机框架的参考以下文献制备得到:MIL-53 (Al)、MIL-53 (Cr):T.Loiseau, C.Serre, C.Huguenard, G.Fink, F.Taulelle, M.Henry, Τ.Bataille, and G.Fyrcy.Chem.Eur.J.2004, 10, 1373 + 1382.MOF-5:L1.H.1 ian, M.Eddaoudi, T.L.Groy, and 0.M.Yagh1.J.Am.Chem.Soc.,Vol.120, N0.33，1998.CP0-27-M (M=Mg, Mn, Co, Ni, Zn):P.D.C.Dietzel, Y.Morita, R.Blom andH.Fjcllvag, Angew.Chem.1nt.Ed., 2005, 44, 6358.HKUST-1:S.S.Y.Chui ; Lo, S.M.F.; J.P.H.Charmant; A.G.0rpen; 1.D.Williams, Sciencel999, 283，1148-1150.ZIF- (I ~10):X.C.Huang; Y.Y.Lin ; J.P.Zhang; X.M.Chen, Angew.Chem.1nt.Ed.2006，45，1557 - 1559.和 K.S.Park; N1.Z; A.P.Cote ; J.Y.Choi ; R.Huang; F.J.Romo ; H.K.Chae; 0，Keefe, M.; 0.M.Yaghi Proc.Natl.Acad.Sc1.U.S.A.2006，103，10186.MIL-47:K.Barthelet; J.Marrot; D.Riou ; G.Fe 1 rey, Angew.Chem., Int.Ed.2002，41，281.MIL-100:G.Ferey, C.Serre, F.Millange, C.M.Draznieks, S.SurbIe, J.Dutour, 1.Margiolaki, Angew.Chem.2004, 116, 6456.MIL-101:G.Ferey, C.Mel1t-Draznieks, C.Serre, F.Millange, J.Dutour, S.SurbIe, 1.Margiolak1.Science2005, 309, 2040.M (HCOO)2 (M=Mn, Co, Ni):X.Y.Wang, H.Y.Wei, Z.M.Wang, Z.D.Chen, and S.Ga0.1norg.Chem.2005, 44, 572-583.所述的金属-有机框架的颗粒尺寸范围为5nm~20 μ m。所述的导锂聚合物为聚环氧乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚环氧乙烯、聚偏氟乙烯及聚偏氟乙烯类共聚物、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚乙烯及聚乙烯类共聚物、氟化橡胶、聚氨酯、聚硅氧烷中的一种或几种。所述的锂盐为LiN(SO2CF3)2'LiCF3SO3'LiC(SO2CF3)3'LiBC2O4F2'LiC4BO8'LiOCH(CH3)2的一种或几种。本专利技术还提 供了一种所述的固体电解质材料的应用，该应用是将所述固体电解质材料应用于制备全固态锂离子电池的固态电解质膜。所述的固态电解质膜制备方法是在分散有金属-有机框架的溶液中，加入锂盐和导锂聚合物，搅拌均匀， 涂覆于基体上，干燥，即得。所述的固态电解质膜厚度为10~200 μ m。本专利技术的有机-无机杂化聚合物固体电解质膜的制备方法:将金属-有机框架纳米颗粒分散于溶剂中，加入锂盐和导锂聚合物，搅拌20~48h，得到均匀混合物，将所得混合物涂覆于基体上，先在10~50°C下挥发溶剂4~48h，再在60~120°C干燥18~24h，得到聚合物电解质膜。本专利技术的有益效果:本专利技术经过反复研究，发现将有机-无机框架纳米颗粒按一定比例添加在导锂聚合物和锂盐混合电解质材料中进行掺杂改性来制备固体电解质材料，该有机-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机?无机杂化聚合物固体电解质材料，其特征在于，由以下质量份组分组成：导锂聚合物20～70份，金属?有机框架5～50份，锂盐10～60份；所述的金属?有机框架为MOF?5、MIL?53(Al)、MIL?53(Cr)、Zn?MOF?74、HKUST?1、ZIF?1、ZIF?2、ZIF?3、ZIF?4、ZIF?5、ZIF?6、ZIF?7、ZIF?8、ZIF?9、ZIF?10、ZIF?22、ZIF?69、ZIF?90、NAFS?1、MIL?47、CAU?1、MIL?101(Cr)、CPO?27?Mg,CPO?27?Mn,CPO?27?Co,CPO?27?Ni,CPO?27?Zn、Mn(HCOO)2、Co(HCOO)2、Ni(HCOO)2中的一种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晋，李劼，朱凯，林月，刘业翔，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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