[发明专利]金属有机框架复合隔膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种金属有机框架复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将ZrCl₄和氨基对苯二甲酸加入到N‑N‑二甲基甲酰胺中，再加入去离子水，搅拌均匀后在高压反应釜中晶化12‑36h得到黄色胶状物，冷却后将得到的黄色胶状物用N’N‑二甲基甲酰胺溶液和甲醇溶液分别洗涤后，转移至恒温箱中，干燥后得到多级孔Uio‑66‑NH₂，作为多孔隔膜基材；（2）将步骤（1）制得的多级孔Uio‑66‑NH₂置于丙酮溶液中，多级孔Uio‑66‑NH₂与丙酮溶液的重量比为1‑40%，搅拌充分形成均匀液，将PVDF加入该均匀液中，PVDF与均匀液的重量比为2‑20%，加热搅拌直至PVDF完全溶解得到纺丝原液；（3）将多孔隔膜基材作为接收装置，采用高压静电纺丝技术将纺丝原液直接纺在多孔隔膜基材上，得到金属有机框架复合功能性隔膜。

技术领域

本发明涉及一种金属有机框架复合隔膜的制备方法，属于锂电池隔膜生产技术领域。

背景技术

随着锂电池技术的飞速发展，更高能量密度的锂离子电池的开发势在必行。高能量密度的锂离子电池，要求更高的离子传输速率，锂电池隔膜的锂离子迁移速率和离子电导率，直接影响锂离子电池的电化学性能和安全性能。但是目前的锂电池隔膜的锂离子迁移速率和离子电导率不够理想。因此，迫切需要发明一种具有高离子迁移速率和离子电导率的隔膜，同时满足热稳定性和耐腐蚀性，较好的电解液浸润性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属有机框架复合隔膜的制备方法，用以提高锂离子电池隔膜的离子迁移速率和离子电导率。

本发明采用如下技术方案：金属有机框架复合隔膜的制备方法，其包括以下步骤：（1）多级孔UiO-66-NH₂的制备：将ZrCl₄和氨基对苯二甲酸加入到N-N-二甲基甲酰胺中，再加入去离子水，ZrCl₄的摩尔质量和N-N-二甲基甲酰胺的体积之比为0.05~0.67mol/L，氨基对苯二甲酸的摩尔质量和N-N-二甲基甲酰胺的体积之比为0.05~0.5 mol/L，去离子水和N-N-二甲基甲酰胺的体积比为0.05~0.67，搅拌均匀后，转移至高压反应釜中晶化12-36h得到黄色胶状物，待反应釜冷却至室温后，将得到的黄色胶状物用N’N-二甲基甲酰胺溶液和甲醇溶液分别洗涤后，转移至100-150℃恒温箱中，干燥后得到多级孔Uio-66-NH₂，作为多孔隔膜基材；（2）静电纺丝液的制备：将步骤（1）制得的多级孔Uio-66-NH₂置于质量浓度为99.5%-99.7%的丙酮溶液中，多级孔Uio-66-NH₂与丙酮溶液的重量比为1-40%，搅拌充分形成均匀液，将PVDF加入该均匀液中，PVDF与均匀液的重量比为2-20%，加热搅拌直至PVDF完全溶解得到纺丝原液；（3）将多孔隔膜基材作为接收装置，采用高压静电纺丝技术将步骤（2）得到的纺丝原液直接纺在多孔隔膜基材上，得到金属有机框架复合功能性隔膜。

步骤（1）中，晶化反应的高压反应釜带有聚四氟乙烯内衬。

步骤（1）中，黄色胶状物用N’N-二甲基甲酰胺溶液和甲醇溶液各洗涤三次。

步骤（1）中，干燥时长为6-12h。

步骤（2）中，多级孔Uio-66-NH₂与丙酮溶液的重量比为5-20%，PVDF与均匀液的重量比为5-10%。

步骤（2）得到的纺丝原液的粘度为2000-9000mPa.s。

步骤（3）中，高压静电纺丝的纺丝电压为10KV-40KV，喷丝速度为1-5ml/h，喷丝头与多孔隔膜基材的距离为5-20cm。

喷丝头与基膜的距离为10-20cm。