[发明专利]基于中空结构MOF的复合固态电解质膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种基于中空结构MOF的复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、制备具有中空结构的锆基金属有机框架材料H-UIO-66；

S2、将锂盐溶于离子液体中，制备含锂离子液体；

S3、将步骤S1得到的所述锆基金属有机框架材料H-UIO-66加入步骤S2得到的所述含锂离子液体中，充分搅拌后得到填料；

S4、将步骤S3得到的所述填料加入含有聚合物基质和有机溶剂的聚合物溶液中，充分搅拌并超声分散后，再将其涂覆于基板上并烘干，得到复合固态电解质膜；

其中，所述锆基金属有机框架材料H-UIO-66的制备方法包括如下步骤：

S11、将氯化锆和2-甲基咪唑混合后溶于水中，并加入带有羧基的聚苯乙烯微球作为模板剂，充分水热反应后，生成的锆基UIO-66原位自组装于所述聚苯乙烯微球的表面；

S12、将步骤S11得到的表面组装有所述锆基UIO-66的所述聚苯乙烯微球加入N，N-二甲基甲酰胺中，充分搅拌使聚苯乙烯溶解后，经离心、洗涤、干燥后，得到锆基金属有机框架材料H-UIO-66。

2.根据权利要求1所述的基于中空结构MOF的复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于：在步骤S11中，自组装于所述聚苯乙烯微球表面的所述锆基UIO-66的厚度为50～100nm。

3.根据权利要求1所述的基于中空结构MOF的复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于：在步骤S11中，所述水热反应的反应温度为180℃，反应时间为12～36h。

4.根据权利要求1所述的基于中空结构MOF的复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于：在步骤S4中，所述复合固态电解质膜中所述填料的质量分数为70％～80％。

5.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的基于中空结构MOF的复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述含锂离子液体的浓度为1～3mol/L；所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、三氟甲磺酸锂、高氯酸锂中的一种；所述离子液体为烷基咪唑型离子液体或烷基吡啶型离子液体。

6.根据权利要求1所述的基于中空结构MOF的复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于：在步骤S4中，所述聚合物基质为聚氨酯、聚碳酸酯、聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯中的一种；所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、无水乙腈中的一种。

7.一种基于中空结构MOF的复合固态电解质膜，其特征在于：采用权利要求1～6中任一权利要求所述的制备方法制备得到。

8.一种权利要求7所述的基于中空结构MOF的复合固态电解质膜的应用，其特征在于：所述基于中空结构MOF的复合固态电解质膜用于制备锂空气电池。

9.根据权利要求8所述的基于中空结构MOF的复合固态电解质膜的应用，其特征在于：所述锂空气电池的制备方法包括如下步骤：

将氮掺杂碳基杂化材料与粘接剂混合，充分搅拌与超声后制得浆料；将所述浆料均匀涂覆于所述复合固态电解质膜的第一表面上，烘干后在所述第一表面上形成空气正极；再采用单面浸渍法将所述复合固态电解质膜的第二表面浸入熔融态金属锂中，使锂负极均匀负载于所述第二表面上，得到负极-电解质-正极一体化模块；将所述一体化模块放入电池壳中，在所述空气正极的一侧放入疏水性透气膜，封装后得到固态锂空气电池。