CN119518116A 一种基于无定型玻璃态金属有机框架材料的固态电解质及其制备方法和应用 （中南大学）

一种基于无定型玻璃态金属有机框架材料本发明公开了一种基于无定型玻璃态金属有机框架材料的固态电解质及其制备方法和应用，本发明基于水热/溶剂热合成法获得MOF粉和快速冷却法获得无定型玻璃态自支撑MOF膜，以多孔、无裂纹的无定型玻璃态自支撑MOF膜为液态电解液提供空间，通过利用真空加热的方型玻璃态自支撑MOF膜，从而制得基于无定型玻于上述固态电解质制备得到的锂离子电池具有解质的电化学窗口及其与电池材料的界面兼容21.一种基于无定型玻璃态金属有机框架材料的固态电解质的制备方法，其特征在于，S1、将MOF粉末经第一次活化后，转移至压片机模后，获得无定型玻璃态自支撑MOF膜；其中，煅烧处S3、将所述无定型玻璃态自支撑MOF膜浸泡于有机电解2.根据权利要求1所述的基于无定型玻璃态金属有机框架材料的固态电解质的制备方3.根据权利要求2所述的基于无定型玻璃态金属有机框架材料的固态电解质的制备方4.根据权利要求1所述的基于无定型玻璃态金属有机框架材料的固态电解质的制备方5.根据权利要求1所述的基于无定型玻璃态金属有机框架材料的固态电解质的制备方6.根据权利要求1所述的基于无定型玻璃态金属有机框架材料的固态电解质的制备方7.根据权利要求1所述的基于无定型玻璃态金属有机框架材料的固态电解质的制备方8.根据权利要求1所述的基于无定型玻璃态金属有机框架材料的固态电解质的制备方9.一种如权利要求1~8任一所述的制备方法制备得到的基于无定型玻璃态金属有机框方法制备得到的基于无定型玻璃态金属有机框架材料的固态电解质或权利要求9所述的基34的固态电解质通常是晶体结构，固态电解质颗粒中晶界的存在会极大地限制锂离子的迁异机械强度和界面兼容性的高性能MOFs基固够有效避免电池在工作过程中出现的电解质分解问题；本申请的玻璃态MOF材料能够有效5[0012]需要说明的是，本申请的第一次活化的目的是除去在合成MOF粉体过程中额外引入的以及MOF粉体本身孔道内吸附的水分子和有机溶6任一所述的制备方法制备得到的基于无定型玻璃态金属有机框架材料的固态电解质或上述所述的基于无定型玻璃态金属有机框架材料的固224[0024]本发明的基于无定型玻璃态金属有机框架材料的固的无定型玻璃态自支撑MOF膜的孔道内部。孔内限域的微量液态有机电解液由于孔道的吸附作用，具有明显提高稳定性和显著提升固态电解质的电化学稳定性窗口至高于5.5V的优点。本申请的含有磷元素的基于无定型玻璃态自支撑MOF膜的固态电解质和正极以及负7孔道尺寸可能导致锂离子传导率不足，晶态结构的界面不连续性可能导致较高的界面阻[0031]图1为本发明实施例1制备得到的材料的投射电子显微镜图和X一射线衍射图；其支撑MOF膜1放大100万倍下的扫描电子显微镜图；f为无定型玻璃态自支撑MOF膜1放大璃态自支撑MOF膜2放大100万倍的扫描电子璃态自支撑MOF膜4放大100万倍的扫描电子图4为本发明实施例1制备得到的MOF玻璃基固态电解质的阻抗谱和线性伏安扫描图5为本发明对比例2制备得到的ZIF一62玻璃基固态电解质的阻抗谱和线性伏安8图6为本发明实施例1制备得到的固态电解质制成的锂电池的在1C倍率下的电化图7为本发明对比例4制备得到的固态电解质制成的锂电池的在1C倍率下的电化图8为本发明实施例1制备得到的固态电解质制成的全固态锂对称电池电化学性2并在70℃下干燥10小时，得到Zn一P一dmbImMOF粉末（分子式：[Zn(H2PO4)2(HPO4)]PdmbImMOF粉末放于80℃的真空干燥9末先经过同实施例1相同参数的熔融淬火处理得到玻璃态金属有机框架材料，再以同实施例1相同参数的机械压制法获得无定型玻璃态自支撑MO本对比例与实施例1的区别为：MOF粉末不含P元素，本对比例的MOF粉末具体为：将实施例1制备得到的Zn_P_dmbImMOF粉末和无定型玻璃态自支撑MOF膜_1进行制备得到的Zn_P_dmbImMOF粉末为大小不一的颗粒状（0.3~3玻璃态自支撑MOF膜_1最终展示出典型的非晶态衍射峰，验证了制备无定型玻璃态Zn_P_态Zn_P_dmbImMOF自支撑膜展现出无裂纹的玻璃状实施例1制备得到的MOF玻璃基固态电解质的电化学稳定窗口超过5.5V，验证了本申请所得基于无裂纹的无定型玻璃态自支撑MOF膜的固态电解质的高离子电导和宽电化学稳定窗ZIF_62玻璃基固态电解质的锂离子电导和电化学稳定窗口明显低于实施例1中的结果，说[0052]将实施例1和对比例4的制得的固态电解质分别和高压正极材料组合（NCM_811于无裂纹的无定型玻璃态自支撑MOF膜的固态电解质具有与高压NCM_811正极和锂负极之解质的电池的循环寿命和比容量明显低于实施例1中的结果，进一步验证了本申请的真空MOF玻璃基固态电解质制备得到的全固态锂对称电池可以稳定循环超过1500小时，同时还固态锂对称电池仍然可以稳定循环超过400小时且无短路发生，意味着其未发生锂枝晶穿透固态电解质。以上所得结果进一步验证了基于无裂纹的无定型玻璃态自支撑MOF膜的