[发明专利]多胺基有机无机杂合化合物的制备方法及作为氟化氢气体传感器的应用

说明书

本发明公开了一种多胺基的有机无机杂合的化合物、其制备方法及作为氟化氢气体传感器应用，多胺基的有机无机杂合的化合物，以铬离子为连接点，以2,5‑二氨基‑对苯二甲酸作为配体形成骨架，形成多孔、多氨基的聚合物材料，形成金属有机骨架分子结构。本发明多胺基的有机无机杂合的化合物，具有金属有机骨架结构，并且结构稳定，对氟化氢气体敏感，对气体选择性好。能用于制备高品质新型氟化氢气体传感器，将其嵌入动力电池管理系统中，从而监测动力电池电解液的微量泄漏，早期发现动力电池泄漏情况，提高电池使用寿命、以及人车安全。本发明气体传感器在医疗、环保、军工、航空航天、工业生产、可穿戴设备等行业均有气体传感器的应用。

技术领域

本发明涉及一种氟化氢气体敏感材料的制备方法及应用，特别是还涉及一种金属有机骨架化合物材料、其应用及制备方法，应用于电化学功能材料、动力电池技术领域。

背景技术

我国是一个石油进口大国，我国进口石油约百分之八十是用在汽车的消耗上，加之燃油车使用带来令人头疼的污染问题，世界各国目前基本制定了在2030年前实现燃油车的退市，新能源汽车尤其是纯电动汽车的发展迎来了机遇。加之人们对拥有车辆智能化的需求，电动汽车飞速发展，截止2018年“中国汽车工业协会数据”，中国新能源汽车销量已经连续三年全球第一，国际能源署2016年发布《2016年全球电动汽车展望》要求2020年全球范围内电动汽车数量要达到2000万辆。仅仅在刚过去的2017年，中国新能源汽车销量就达到77.7万辆。目前经过新能源汽车的市场耕耘，新能源汽车在市场山的认可度已经达到90％以上，未来纯电动的新能源汽车的发展将会有巨大潜力。

然而动力电池在安全方面一直存在一定的风险，特别是在生产、封装、以及使用过程中存在不合理操作，会导致电池的电解液泄漏。当前针对动力电池电解液的泄漏，BMS(电池管理系统)的解决方法为热管理监控，即当电池存在泄漏时，不正常的运行会导致电池过热，从而导致BMS警报。但是热管理系统的监控无法保证即时性、安全性。因为动力电池从发热到燃烧(爆炸)所需时间为几秒到几十秒，而且大部分不正常的发热通常是不可逆的，这也是为什么纯电力汽车时常有自燃现象发生的原因。所以早期发现动力电池存在泄漏的问题是较为重要的。

动力电池的电解液可以有多种，但是考虑到对电池的性能、安全性以及可回收性，目前市场上绝大部分动力电池电解液为六氟磷酸锂(LiPF₆)。六氟磷酸锂一旦泄漏到空气中就会与空气中水蒸气发生反应，生成氟化氢气体，相关化学反应方程式为：2LiPF₆+2H₂O→2PF₅+2HF↑+2LiOH。如果能实现对产生的氟化氢气体进行特异性感应，则能较早实现电解液泄露的监测。提前知道电池出现泄漏可以做到早发现、早维修，从而降低电池损坏带来的损失。另外氟化氢是一种强毒性气体，实现早期监测对操作人员的安全是一个保障。目前针对动力电池电解液的泄漏进行氟化氢气体检测的手段暂无可见，针对氟化氢进行监测从而探知动力电池是否发生泄漏属于新的课题，至今未见将氟化氢气体检测敏感材料应用于动力电池技术领域的相关报道。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种多胺基的有机无机杂合化合物制备方法及作为氟化氢气体传感器应用，本发明多胺基的有机无机杂合化合物具有金属有机骨架结构，并且结构稳定，对氟化氢气体敏感，对气体选择性好。多胺基的有机无机杂合的化合物能用于制备高品质新型氟化氢气体传感器，将其嵌入动力电池管理系统(BMS)中，从而监测动力电池电解液的微量泄漏，早期发现动力电池泄漏情况，提高电池使用寿命、以及人车安全。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多胺基的有机无机杂合化合物，以铬离子为连接点，以2,5-二氨基-对苯二甲酸作为配体形成骨架，形成多孔、多氨基聚合物材料，形成金属有机骨架分子结构。

作为本发明优选的技术方案，多胺基的有机无机杂合化合物具有的有机无机杂合材料三维骨架立体结构，包含如下结构式组分：