[发明专利]一种固态电解质膜、制备方法和用途与包含它的锂电池

权利要求书

1.一种用于室温下的固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质膜包含：

由聚乙二醇二丙烯酸酯、经甲基丙烯酸酐修饰的金属有机骨架材料和季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯交联聚合而成的聚合物网络；

分散在所述聚合物网络中的锂盐；

其中，所述聚乙二醇二丙烯酸酯和经甲基丙烯酸酐修饰的金属有机骨架材料不直接连接；

所述交联聚合方式为：季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯作为中间体，两端分别连接经甲基丙烯酸酐修饰的金属有机骨架材料和聚乙二醇二丙烯酸酯来构成网络结构；

所述聚合物网络结构的交联聚合方式以结构式表示，如下所示：

其中，所述A和B、B和C之间均以C-S-C键连接；

A代表所述聚乙二醇二丙烯酸酯的基团，B代表所述季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯的基团、C代表经所述甲基丙烯酸酐修饰的金属有机骨架材料，其各自的结构式如下：

A：

B：

C：

所述聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量为6000-20000；所述金属有机骨架材料选自Zr-UIO-66-NH₂、Al-MIL-53-NH2、ZIF-67或ZIF-8；

n为大于等于1的整数。

2.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质膜厚度为10-120um。

3.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质膜中，所述经甲基丙烯酸酐修饰的金属有机骨架材料的含量为1-3wt％，以所述固态电解质膜的质量为基准；

所述聚乙二醇二丙烯酸酯和所述季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯的摩尔比为1:1～3:1。

4.一种权利要求1所述的固态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、在有机溶剂中，季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯和经甲基丙烯酸酐修饰的金属有机骨架材料在光引发剂下反应，得到第一聚合物浆料；

B、将聚乙二醇二丙烯酸脂与所述第一聚合物浆料混合，得到第二聚合物浆料；

C、在手套箱中，在所述第二聚合物浆料中加入锂盐，在避光条件下混合后得到第三浆料；

D、将所述第三浆料涂敷在固体上，光聚成膜，得到所述固态电解质膜；

所述光引发剂选自2,2-二羟甲基丙酸、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、过氧化苯甲酰或2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮；所述聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量为6000-20000，所述金属有机骨架材料选自Zr-UIO-66-NH₂、Al-MIL-53-NH2、ZIF-67或ZIF-8；所述聚乙二醇二丙烯酸酯和所述季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯的摩尔比为1:1～3:1；

所述光聚成膜操作为原位光聚成膜，即直接将所述第三浆料涂敷在锂离子电池正极和负极上，使用紫外灯照射使所述第三浆料中发生交联反应从而在正负极之间原位形成固态电解质膜后即完成正负极的稳定接触，然后直接组装成锂电池。

5.一种固体电解质锂电池，其特征在于，其包括权利要求1所述的固态电解质膜。

6.一种权利要求1所述的固态电解质膜用于在室温下传导锂离子的用途，其特征在于，锂离子传导率在25℃下大于10^-5S cm^-1，该固态电解质膜可承受9.3MPa的拉伸应力。