一种金属有机纳米交联网络基固态电解质及制备方法

本发明属于锂电池，尤其涉及一种金属有机纳米交联网络基固态电解质及制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池作为目前主流的储能设备，其能量密度以接近理论极限，但仍难满足日益增长的使用需求。将石墨烯负极替换成锂金属得到的锂金属电池能量密度可以大幅提升，此外锂空气电池由于其高达3500 wh kg-1的理论能量密度引起了广泛的关注。然而，非水系锂电池中常用的有机电解质具有易燃性和挥发性，电池存在爆炸的安全隐患；同时，锂枝晶的生长会导致电池体积膨胀，严重破坏电池结构，造成电池失效。用固态电解质代替有机电解液来制造稳定、安全的固态锂基电池是解决锂基电池现存棘手问题的有效策略。

2、现有的固态电解质主要分为无机固态电解质和聚合物固态电解质，无机固态电解质具有室温离子电导率高、良好的电化学稳定性、阻燃性高、机械强度高等优点，具有广阔的应用前景；聚合物固态电解质具有高柔韧性、优异的可加工性和良好的界面兼容性。

3、尽管固态锂基电池的前景良好，但仍然处于起步阶段，许多科学技术问题有待解决。理想的固态电解质应具有高离子电导率、优异的加工性和良好的稳定性，然而，无机固态电解质大面积制备难、较大的界面电阻以及锂枝晶沿晶界生长等问题极大地限制了其实际应用；而聚合物固态电解质面临的室温离子电导率低、电化学稳定性差、机械强度低等问题也限制了其发展。目前，固态锂基电池中使用的传统固态电解质不足以同时实现高离子电导率、易于加工和高稳定性的需求。因此，开发安全、高性能的固态电解质，对于构建性能优异、安全性高的固态锂基电池具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于提供一种金属有机纳米交联网络基固态电解质的制备方法，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明实施例是这样实现的，一种金属有机纳米交联网络基固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、（1）将丁醛和邻苯三酚在乙醇中混合，搅拌均匀，滴入浓盐酸，边加边搅拌，然后将混合物搅拌回流；

4、（2）将步骤（1）的反应物冷却后减压抽滤，用乙醇反复洗涤，真空干燥，得到c-丙基邻苯三酚[4]芳烃；

5、（3）将c-丙基邻苯三酚[4]芳烃、六水合硝酸镁、聚乙二醇、聚环氧乙烷和双三氟甲磺酰亚胺锂溶解于乙腈中，溶解后加入吡啶；

6、（4）将步骤（3）的溶液超声后再搅拌，得到polymonc(li)溶液；

7、（5）将polymonc(li)溶液浇筑在聚四氟乙烯模具上，待溶剂蒸发完全后得到所述固态电解质材料。

8、本发明实施例的另一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的聚合物金属有机纳米交联网络基固态电解质材料。

9、优选地，所述聚合物金属有机纳米交联网络基固态电解质材料为可剥离的膜状材质。

10、本发明实施例提供的polymonc(li)制备得到的固态电解质，得益于其连续的离子传输路径，该电解质具有较高的锂离子电导率，实现了锂离子的快速传导；同时，金属有机纳米胶囊独特的笼状结构、孔径尺寸及结构骨架上大量的金属开放位点可以使锂盐阴离子被限制在分子笼中，阴离子的固定使得电解质中阴阳离子的库伦作用减弱，从而获得较高的锂离子迁移数；同时，固定阴离子有利于实现锂离子的均匀沉积，避免局部大电场的产生，有效抑制锂枝晶的生长，为后续电池稳定运行提供了保障；

11、本发明实施例的固态电解质材料可以应用于锂金属电池，得益于polymonc(li)的高离子电导率和高离子迁移数，锂金属电池具有较高的比容量；

12、本发明实施例的聚合物金属有机纳米交联网络基固态电解质-空气正极一体化材料，解决了传统固态电池中固态电解质与固态正极间界面电阻大，离子传输慢等问题，其提供了紧密的界面接触，有效降低界面间离子传输电阻，实现锂离子高效稳定传输，同时构筑的三相界面，实现了锂离子、电子及氧气快速传导的功能，有利于构筑高效稳定的锂空气电池；

13、本发明实施例的聚合物金属有机纳米交联网络基固态电解质-空气正极一体化材料可以应用于锂空气电池中，其中正极采用聚合物金属有机纳米交联网络基固态电解质-空气正极一体化材料，大大降低了界面阻抗，锂空气电池的倍率性能和循环稳定性等都得到了明显的提高。

技术特征：

1.一种金属有机纳米交联网络基固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.一种如权利要求1所述的制备方法制备得到的金属有机纳米交联网络基固态电解质。

3.根据权利要求2所述的金属有机纳米交联网络基固态电解质，其特征在于，所述固态电解质为可剥离的膜状材质。

技术总结本发明适用于锂电池技术领域，提供了一种金属有机纳米交联网络基固态电解质及制备方法，解决了现有无机固态电解质加工性差和聚合物固态电解质电化学稳定性差、离子电导率低的问题。本发明的电解质具有较高的锂离子电导率、锂离子迁移数，为电池稳定运行提供了保障，得益于聚合物金属有机纳米交联网络基固态电解质‑空气正极一体化材料，锂空气电池的倍率性能和循环稳定性等都得到了明显的提高。技术研发人员：徐吉静,马歆玥,王晓雪,管德慧受保护的技术使用者：吉林大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6