本發(fā)明屬于鋰電池，尤其涉及一種金屬有機(jī)納米交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基固態(tài)電解質(zhì)及制備方法。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池作為目前主流的儲(chǔ)能設(shè)備，其能量密度以接近理論極限，但仍難滿足日益增長(zhǎng)的使用需求。將石墨烯負(fù)極替換成鋰金屬得到的鋰金屬電池能量密度可以大幅提升，此外鋰空氣電池由于其高達(dá)3500?wh?kg-1的理論能量密度引起了廣泛的關(guān)注。然而，非水系鋰電池中常用的有機(jī)電解質(zhì)具有易燃性和揮發(fā)性，電池存在爆炸的安全隱患；同時(shí)，鋰枝晶的生長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致電池體積膨脹，嚴(yán)重破壞電池結(jié)構(gòu)，造成電池失效。用固態(tài)電解質(zhì)代替有機(jī)電解液來制造穩(wěn)定、安全的固態(tài)鋰基電池是解決鋰基電池現(xiàn)存棘手問題的有效策略。

2、現(xiàn)有的固態(tài)電解質(zhì)主要分為無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)和聚合物固態(tài)電解質(zhì)，無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)具有室溫離子電導(dǎo)率高、良好的電化學(xué)穩(wěn)定性、阻燃性高、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景；聚合物固態(tài)電解質(zhì)具有高柔韌性、優(yōu)異的可加工性和良好的界面兼容性。

3、盡管固態(tài)鋰基電池的前景良好，但仍然處于起步階段，許多科學(xué)技術(shù)問題有待解決。理想的固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)具有高離子電導(dǎo)率、優(yōu)異的加工性和良好的穩(wěn)定性，然而，無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)大面積制備難、較大的界面電阻以及鋰枝晶沿晶界生長(zhǎng)等問題極大地限制了其實(shí)際應(yīng)用；而聚合物固態(tài)電解質(zhì)面臨的室溫離子電導(dǎo)率低、電化學(xué)穩(wěn)定性差、機(jī)械強(qiáng)度低等問題也限制了其發(fā)展。目前，固態(tài)鋰基電池中使用的傳統(tǒng)固態(tài)電解質(zhì)不足以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高離子電導(dǎo)率、易于加工和高穩(wěn)定性的需求。因此，開發(fā)安全、高性能的固態(tài)電解質(zhì)，對(duì)于構(gòu)建性能優(yōu)異、安全性高的固態(tài)鋰基電池具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種金屬有機(jī)納米交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，旨在解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種金屬有機(jī)納米交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3、（1）將丁醛和鄰苯三酚在乙醇中混合，攪拌均勻，滴入濃鹽酸，邊加邊攪拌，然后將混合物攪拌回流；

4、（2）將步驟（1）的反應(yīng)物冷卻后減壓抽濾，用乙醇反復(fù)洗滌，真空干燥，得到c-丙基鄰苯三酚[4]芳烴；

5、（3）將c-丙基鄰苯三酚[4]芳烴、六水合硝酸鎂、聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷和雙三氟甲磺酰亞胺鋰溶解于乙腈中，溶解后加入吡啶；

6、（4）將步驟（3）的溶液超聲后再攪拌，得到polymonc(li)溶液；

7、（5）將polymonc(li)溶液澆筑在聚四氟乙烯模具上，待溶劑蒸發(fā)完全后得到所述固態(tài)電解質(zhì)材料。

8、本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種上述制備方法制備得到的聚合物金屬有機(jī)納米交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基固態(tài)電解質(zhì)材料。

9、優(yōu)選地，所述聚合物金屬有機(jī)納米交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基固態(tài)電解質(zhì)材料為可剝離的膜狀材質(zhì)。

10、本發(fā)明實(shí)施例提供的polymonc(li)制備得到的固態(tài)電解質(zhì)，得益于其連續(xù)的離子傳輸路徑，該電解質(zhì)具有較高的鋰離子電導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)了鋰離子的快速傳導(dǎo)；同時(shí)，金屬有機(jī)納米膠囊獨(dú)特的籠狀結(jié)構(gòu)、孔徑尺寸及結(jié)構(gòu)骨架上大量的金屬開放位點(diǎn)可以使鋰鹽陰離子被限制在分子籠中，陰離子的固定使得電解質(zhì)中陰陽離子的庫倫作用減弱，從而獲得較高的鋰離子遷移數(shù)；同時(shí)，固定陰離子有利于實(shí)現(xiàn)鋰離子的均勻沉積，避免局部大電場(chǎng)的產(chǎn)生，有效抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)，為后續(xù)電池穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障；

11、本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)電解質(zhì)材料可以應(yīng)用于鋰金屬電池，得益于polymonc(li)的高離子電導(dǎo)率和高離子遷移數(shù)，鋰金屬電池具有較高的比容量；

12、本發(fā)明實(shí)施例的聚合物金屬有機(jī)納米交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基固態(tài)電解質(zhì)-空氣正極一體化材料，解決了傳統(tǒng)固態(tài)電池中固態(tài)電解質(zhì)與固態(tài)正極間界面電阻大，離子傳輸慢等問題，其提供了緊密的界面接觸，有效降低界面間離子傳輸電阻，實(shí)現(xiàn)鋰離子高效穩(wěn)定傳輸，同時(shí)構(gòu)筑的三相界面，實(shí)現(xiàn)了鋰離子、電子及氧氣快速傳導(dǎo)的功能，有利于構(gòu)筑高效穩(wěn)定的鋰空氣電池；

13、本發(fā)明實(shí)施例的聚合物金屬有機(jī)納米交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基固態(tài)電解質(zhì)-空氣正極一體化材料可以應(yīng)用于鋰空氣電池中，其中正極采用聚合物金屬有機(jī)納米交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基固態(tài)電解質(zhì)-空氣正極一體化材料，大大降低了界面阻抗，鋰空氣電池的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性等都得到了明顯的提高。

技術(shù)特征：

1.一種金屬有機(jī)納米交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.一種如權(quán)利要求1所述的制備方法制備得到的金屬有機(jī)納米交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基固態(tài)電解質(zhì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬有機(jī)納米交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)為可剝離的膜狀材質(zhì)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明適用于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種金屬有機(jī)納米交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基固態(tài)電解質(zhì)及制備方法，解決了現(xiàn)有無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)加工性差和聚合物固態(tài)電解質(zhì)電化學(xué)穩(wěn)定性差、離子電導(dǎo)率低的問題。本發(fā)明的電解質(zhì)具有較高的鋰離子電導(dǎo)率、鋰離子遷移數(shù)，為電池穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障，得益于聚合物金屬有機(jī)納米交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基固態(tài)電解質(zhì)?空氣正極一體化材料，鋰空氣電池的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性等都得到了明顯的提高。

技術(shù)研發(fā)人員：徐吉靜,馬歆玥,王曉雪,管德慧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6