[發明專利]有機金屬框架聚輪烷型隔膜及在電池中應用

在審

• 申請號: 202010085905.9
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111276662A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 童慶松;魏延昀;童君開
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M2/14;H01M10/0562
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

1.有機金屬框架聚輪烷型隔膜，其特征在于：

所述的有機金屬框架聚輪烷型隔膜是聚輪烷型液態電池隔膜和聚輪烷型電解質隔膜；

所述的有機金屬框架聚輪烷型隔膜由直線型聚合物、環糊精型基團分子及封端聚合物組成，而且直線型聚合物穿過環糊精型基團的內腔疏水部分；

所述的有機金屬框架聚輪烷型隔膜同時滿足以下要求：熔點在185～290℃的范圍內，孔隙率在30～82%的范圍內，吸液率在10～95%的范圍內，最大抗拉強度在6.33～15 MPa范圍內；

所述的有機金屬框架聚輪烷型隔膜同時滿足以下要求：在LiPF₆濃度為1.0 mol L^-1的重量比1:1:1的碳酸乙二酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯混合電解液的電導率在2×10^-4～6×10^-3 S cm^-1的范圍內，其電化學穩定窗口在2～5.1 V （vs. Li⁺/Li）的范圍內。

2.根據權利要求1所述的有機金屬框架聚輪烷型隔膜，其特征在于所述的聚輪烷型液態電池隔膜由直線型聚合物、環糊精型基團分子、封端聚合物及能夠與羥基形成有機金屬框架的金屬離子組成，其中：

（1）所述的直線型聚合物是聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙二醇，或是聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙二醇的硫、氯或氟的取代物；

（2）所述的直線型聚合物、環糊精型基團分子、封端聚合物、能夠與羥基形成有機金屬框架的金屬離子的摩爾比在1:（0.1～5）: （0.1～5）: （0.001～1）的范圍內；

（3）所述的環糊精型基團的分子是α、β或γ型環糊精，或是環糊精表面醇羥基的醚化、酯化、氧化、交聯等反應產物或是環糊精的氯、氟的取代物；

（4）所述的封端聚合物是聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯或聚甲基丙烯酸甲酯；

（5）所述的直線型聚合物的分子量在3000～100000的范圍內；所述的封端聚合物的分子量在50000～2000000的范圍內；

（6）所述的聚輪烷型液態電池隔膜的制備步驟如下：

在加熱攪拌的條件下，將直線型聚合物、環糊精型基團的分子及封端聚合物分別溶于液態溶劑中，分別制得直線型聚合物、環糊精型基團的分子及封端聚合物的液態溶液；將直線型聚合物的液態溶液與環糊精型基團的分子的液態溶液混合，加熱和攪拌5～48h；直線型聚合物穿過環糊精型基團的內腔疏水部分；加入能夠與羥基形成有機金屬框架的金屬離子的液態溶液，在90～180℃的溫度區間回流1～100h,冷卻至室溫；加入封端聚合物的液態溶液，加熱和攪拌5～48h；再加入造孔劑；加熱和攪拌5～48h；直到溶液呈透明狀，得到流延溶液；將流延溶液在玻璃板上流延成膜；真空干燥得到初成膜；將初成膜浸泡在去離子水中，超聲處理使初成膜形成孔洞，再次真空干燥，得到聚輪烷型液態電池隔膜；將制備的聚輪烷型液態電池隔膜裝配液態電池。