[发明专利]泡沫金属负载过渡金属基MOF材料作为电池负极材料的应用

说明书

本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及一种泡沫金属负载过渡金属基MOF材料作为碱金属离子电池负极材料的应用，所述泡沫金属负载过渡金属基MOF材料包括泡沫金属和负载于所述泡沫金属表面的过渡金属基MOF。本发明以泡沫金属负载过渡金属基MOF材料直接作为碱金属离子电池负极，电极制备工艺简单，制作成本低。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及一种泡沫金属负载过渡金属基MOF材料作为碱金属离子电池负极材料的应用。

背景技术

目前锂离子电池已成功地商业化应用，但是其目前面临的一个严峻的问题是成本过高，锂资源含量少，分布不均匀，导致锂电成本逐年升高。而钠、钾与锂是同一主族，同属于碱金属，两者成本均较低。碱金属离子电池的原理相似，但其离子半径不同，在钠、钾离子嵌入过程中会引起较大的体积膨胀，这导致了一些可以用于锂离子电池的材料不能可逆储存钠离子、钾离子等。例如常用的锂电负极石墨不能储存钠离子。因此，找到一种可以同时储存不同种类的碱金属离子的负极材料对于降低成本有很重要的实际意义。

金属有机框架(MOF)是一类由金属离子和有机配体通过配位键形成的具有周期性有序结晶结构的多孔材料，但是目前所用MOF一般为粉体或块体，其在电池应用过程中，必须通过加入粘结剂、导电剂等，通过搅浆、涂布等过程来制备电极，制备方法复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种泡沫金属负载过渡金属基MOF材料作为碱金属离子电池负极材料的应用，本发明以泡沫金属负载过渡金属基MOF材料直接作为碱金属离子电池负极，简化了电极制备工艺。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种泡沫金属负载过渡金属基MOF材料作为碱金属离子电池负极材料的应用，所述泡沫金属负载过渡金属基MOF材料包括泡沫金属和负载于所述泡沫金属表面的过渡金属基MOF。

优选的，所述碱金属离子电池包括锂离子电池、钠离子电池和钾离子电池中的任意一种。

优选的，所述泡沫金属包括泡沫镍或泡沫铜；

所述过渡金属基MOF包括镍基MOF、铁基MOF和钴基MOF中的一种或多种。

优选的，所述泡沫金属负载过渡金属基MOF材料的有机配体为对苯二甲酸或2,5-二羟基对苯二甲酸。

本发明提供了一种碱金属离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液，其特征在于，所述负极为泡沫金属负载过渡金属基MOF材料，所述泡沫金属负载过渡金属基MOF材料包括泡沫金属和负载于所述泡沫金属表面的过渡金属基MOF。

优选的，所述泡沫金属负载过渡金属基MOF材料的负载量为1～8.6mg/cm²。

本发明提供了上述技术方案所述碱金属离子电池的制备方法，将负极、正极、隔膜和电解液封装；

所述负极为泡沫金属负载过渡金属基MOF材料，所述泡沫金属负载过渡金属基MOF材料包括泡沫金属和负载于所述泡沫金属表面的过渡金属基MOF。

优选的，所述封装之前还包括，对所述泡沫金属负载过渡金属基MOF材料进行退火处理；

所述退火处理在保护气体气氛中进行。

优选的，所述退火的温度为150～300℃，所述退火的时间为2～8h。

优选的，所述封装的压力为5～8MPa，所述封装的温度为室温。