[发明专利]一种电解质材料及其制备方法、固体电解质及电池

说明书

本发明公开一种电解质材料及其制备方法、固体电解质及电池，涉及电池技术领域，以在保证电池性能的前提下，提高电池的安全性能。该电解质材料包括基体、金属有机框架材料和金属离子盐。固体电解质包括上述电解质材料。本发明提供的电解质材料及其制备方法、固体电解质及电池用于固体电池中。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电解质材料及其制备方法、固体电解质及电池。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。其具有较高的能量密度、良好的循环性能、无记忆效应等特点，成为近几年来研究者们关注的焦点。

然而，由于锂资源匮乏导致锂离子电池成本一直居高不下，且有抬头的趋势。为了降低锂离子电池的制作成本，人们开始研究开发以钠、镁、铝等低成本元素的二次电池，尤其是铝离子电池储量高、得失电子数多、成本低等优势成为替代锂离子电池的新型电池，但是，这些电池通常使用易燃易爆的有机碳酸酯类电解液作为有机电解质溶液，使得电池有可能出现有机电解质溶液泄漏，甚至因此而导致爆炸并引起火灾，因此，如何提高电池的安全性称为目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电解质材料及其制备方法、固体电解质及电池，以在保证电池性能的前提下，提高电池的安全性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种电解质材料，该电解质材料包括基体，金属有机框架材料和金属离子盐。

与现有技术相比，本发明提供的电解质材料不仅包括基体，还包括与基体混合在一起的金属有机框架材料和金属离子盐，由于金属有机框架材料是一种具有微孔或介孔结构的材料，比表面积较高，基体可以进入金属有机框架材料的微孔或介孔中，这样可以使金属有机框架材料和基体混合的更为均匀，有效的降低基体的结晶度，使得基体的非晶区范围增大。而离子传导的过程主要在基体的非晶区进行，因此，本发明提供的电解质材料所制作的固体电解质在电流的作用下，金属离子在电解质材料中的动力学扩散能力大幅增加，提高金属离子在基体中传输。

另外，由于金属有机框架材料是一种配位聚合物材料，金属有机框架材料中的配体中的配位原子或未配位的原子具有一定的电负性，电解质材料所制作的固体电解质在没有电流通过时，金属有机框架材料中的配体中的配位原子或未配位的原子与金属离子相互作用，可有效的保证金属离子的稳定性；同时，由于金属有机框架材料具有微孔或介孔结构，金属离子可以通过微孔或介孔快速的通过基体传导，从而有效提高固体电解质的电导率。

由上可知，本发明提供的电解质材料中所含有的金属离子可快速的通过基体传导，从而有效提高固体电解质的电导率，这使得电解质材料所制作的固体电解质可应用于电池，以保证电池具有良好的性能的前提下，不会出现电解质漏液甚至爆炸的危险。

本发明还提供了一种上述电解质材料的制备方法，其特征在于，包括：

将金属离子盐、金属有机框架材料和基体在有机溶剂中混合均匀，获得混合悬浊液；将所述混合悬浊液所含有的所述有机溶剂去除，获得电解质材料。

与现有技术相比，本发明提供的电解质材料的制备方法的有益效果与上述技术方案所提供的电解质材料的有益效果相同，在此不做赘述。

本发明还提供了一种固体电解质，该固体电解质包括上述电解质材料。

与现有技术相比，本发明提供的固体电解质的有益效果与上述技术方案所提供的电解质材料的有益效果相同，在此不做赘述。

本发明还提供了一种电池，该电池包括上述固体电解质。

与现有技术相比，本发明提供的电池的有益效果与上述技术方案所述的固体电解质的有益效果相同，在此不做赘述。

附图说明