【CN110085909A】一种复合固体电解质材料及其制备方法和应用【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910367824.5

(22)申请日 2019.05.05

(71)申请人 中南大学

地址 410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南

路932号

(72)发明人 刘晋　李梅　

(74)专利代理机构 长沙市融智专利事务所(普

通合伙) 43114

代理人 张伟　魏娟

(51)Int.Cl.

H01M 10/0562(2010.01)

H01M 10/0565(2010.01)

H01M 10/0525(2010.01)

(54)发明名称

一种复合固体电解质材料及其制备方法和

应用

(57)摘要

本发明公开了一种复合固体电解质材料及

其制备方法和应用。复合固体电解质材料由导离

子聚合物、金属-有机框架材料、碱金属或碱土金

属盐组成，其中金属-有机框架材料包括MOF -

235、MIL -68、MIL -88、MIL -96等系列，这些金属-

有机框架材料具有特殊的拓扑结构，加入固体电

解质材料能有效降低聚合物电解质的结晶性，促

进碱金属或碱土金属盐的解离，得到的复合固体

电解质在宽温度范围(25～120℃)具有良好的离

子传导性能和电化学稳定性，同时具有柔韧性

好、可薄膜化等优点，其制备方法操作简单、可规

模化生产。该复合固体电解质可与不同类型的正

极材料、碱金属或碱土金属负极匹配，组装的全

固态电池可在上述温度表现出良好的电化学性

能。权利要求书2页 说明书6页 附图1页CN 110085909 A 2019.08.02

C N 110085909

A

权　利　要　求　书1/2页CN 110085909 A

1.一种复合固体电解质材料，其特征在于：包括以下组分：导离子聚合物、金属-有机框架材料、碱金属或碱土金属盐；所述金属-有机框架材料为MOF-235、MIL-68、MIL-88、MIL-96中至少一种；所述金属-有机框架材料的中心金属离子为二价以上金属离子；所述金属离子为单一金属元素的单一价态的金属离子，或者为单一金属元素的不同价态的混合金属离子，或者为不同金属元素的相同价态或不同价态的混合金属离子。

2.根据权利要求1所述的一种复合固体电解质材料，其特征在于：包括以下质量份组分：

导离子聚合物1份；

金属-有机框架材料0.02～5份；

碱金属或碱土金属盐0.1～3份。

3.根据权利要求1所述的一种复合固体电解质材料，其特征在于：所述金属-有机框架材料的中心金属离子包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Y、Mo、Re、Eu、Tb、Tm、Gd的二价以上价态金属离子中的至少一种。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种复合固体电解质材料，其特征在于：所述金属-有机框架材料为MIL-68(Fe III/Fe II)、MIL-88B(Cr)、MIL-88B(Fe)、MIL-88B(Fe III/Fe II)、MIL-88B(FeNi2)、MIL-88B(Fe/Co)、MIL-88B(Fe/Al)、MIL-96(Cr)、MOF-235(Fe)、Eu-BTC、Gd-BDC、中至少一种。

5.根据权利要求1～3任一项所述的一种复合固体电解质材料，其特征在于：

所述金属-有机框架材料的粒度为5nm～20μm；

所述导离子聚合物包括聚醚类、聚硅氧烷类、聚碳酸酯类、聚脂类、聚偏氟乙烯类聚合物中至少一种，和/或聚醚类、聚硅氧烷类、聚碳酸酯类、聚脂类、聚偏氟乙烯类聚合物中至少一种通过共混、接枝、嵌段后形成的有机聚合物材料；所述碱金属或碱土金属盐包括锂盐、钠盐、钾盐和镁盐；

所述的锂盐包括高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、双(三氟甲基磺酸)亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂中至少一种；

所述钠盐包括高氯酸钠、六氟磷酸钠、双(三氟甲基磺酸)亚胺钠中的至少一种；所述钾盐包括高铁酸钾、六氟磷酸钾、双氟磺酰亚胺钾中的至少一种；

所述镁盐包括氯化镁、双氟磺酰亚胺镁、六氟磷酸镁、双(三氟甲基磺酸)亚胺镁中的至少一种。

6.权利要求1～5任一项所述的一种复合固体电解质材料的制备方法，其特征在于：

将导离子聚合物分散至有机溶剂中，得到导离子聚合物溶液；将金属有机框架材料及碱金属或碱土金属盐分散至有机溶剂中，再加入导离子聚合物溶液搅拌均匀后，静置，倒入模具中干燥成型；

或者，

将导离子聚合物、金属-有机框架材料及碱金属或碱土金属盐混合研磨后，置于模具，热固化成型。

7.根据权利要求6所述的一种复合固体电解质材料的制备方法，其特征在于：有机溶剂用量为固体原料总质量的2～20倍；

所述有机溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙腈、乙酸乙酯、异

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