【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電化學，更具體地，涉及一種多孔固態電解質的制備方法及其應用。
技術介紹
1、鋰離子電池是一種低成本、長壽命、高效率的可充電電池技術，廣泛應用于手機、筆記本電腦、電動汽車以及規模儲能系統等領域，但其能量密度和安全性已無法滿足電動汽車對高續航里程和高安全性的需求。相比之下，固態堿金屬電池采用高容量、低電壓的堿金屬作為負極，有望大幅提高電池能量密度，與此同時，固態堿金屬電池將易燃的有機電解液替換為不可燃的固態電解質能夠從根本上解決電池安全問題。對于固態電解質，相比于平面結構的固態電解質，多孔固態電解質能夠提高堿金屬負極的活性材料利用率，實現在高電流密度和面容量下固態電池的穩定循環，因此，研究一種多孔固態電解質的制備方法具有重要意義。
2、現有的多孔固態電解質的制備方法往往通過造孔劑造孔形成三維網絡結構，然后對三維網絡結構進行表面處理以增加其對堿金屬負極的親和度，進而方便后續的與堿金屬負極復合的過程。然而整個過程需要兩段工序來實現，且對三維網絡結構進行表面處理的過程往往需要采用磁控濺射、原子層沉積等較為復雜的工藝來實現，制備效率較低，且成本較高。
技術實現思路
1、針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本專利技術提供一種多孔固態電解質的制備方法及其應用，其目的在于，提供一種低成本高效率的多孔固態電解質的制備方法。
2、為了實現上述目的，第一方面，本專利技術提供了一種多孔固態電解質的制備方法，包括：
3、將mof材料和固態電解質粉末在惰性溶劑中混
4、將混合粉末a鋪展在固態電解質粉末上進行壓制，形成素坯；對素坯進行燒結，得到一側多孔的多孔固態電解質。
5、進一步優選地，mof材料為：網狀金屬有機骨架材料、類沸石咪唑骨架材料、萊瓦希爾骨架材料或孔通道式骨架材料。
6、進一步優選地，固態電解質粉末為石榴石型氧化物、β″-氧化鋁、nasicon型固態電解質粉末、硫銀鍺礦型固態電解質粉末、堿金屬氮化物或lipon型固態電解質粉末。
7、進一步優選地，在惰性溶劑中混合的mof材料和固態電解質粉末的質量比為：1：1～1：5。
8、進一步優選地，燒結溫度為500℃～1700℃。
9、第二方面，本專利技術提供了一種多孔固態電解質，采用本專利技術第一方面所提供的多孔固態電解質的制備方法制備得到。
10、第三方面，本專利技術提供了一種固態堿金屬電池負極的制備方法，包括：
11、將多孔固態電解質多孔的一側與熔融狀態下的堿金屬材料接觸，從而誘導熔融堿金屬材料填充多孔固態電解質中的孔隙，形成固態電解質和堿金屬材料相互滲透的復合固態堿金屬電池負極；
12、其中，多孔固態電解質為本專利技術第二方面所提供的多孔固態電解質。
13、進一步優選地，熔融狀態下的堿金屬材料的溫度150℃～500℃。
14、第四方面，本專利技術提供了一種多孔固態電解質負極，采用本專利技術第三方面所提供的固態堿金屬電池負極的制備方法制備得到。
15、第五方面，本專利技術提供了一種固態堿金屬電池，其負極為本專利技術第四方面所提供的孔固態電解質負極。
16、總體而言，通過本專利技術所構思的以上技術方案，能夠取得以下有益效果：
17、1、本專利技術提供了一種多孔固態電解質的制備方法，將mof材料和固態電解質粉末在惰性溶劑中混合均勻，并蒸發惰性溶劑，得到混合粉末a；將混合粉末a鋪展在固態電解質粉末上進行壓制，形成素坯；對素坯進行燒結，使得混合粉末a與致密度高的固態電解質粉末形成強鍵合作用，形成一側多孔的多孔固態電解質。本專利技術將mof材料中的有機殼作為造孔劑，構建混合粉末a與固態電解質粉末壓制燒結后，mof材料的金屬核轉變為金屬單質或對應的金屬氧化物，附著在所形成的孔隙表面，形成三維網絡結構，且所得多孔固態電解質中的mof材料的金屬核能夠直接作為種子誘導堿金屬負極與其復合，無需額外采用復雜的工藝來對三維網絡結構進行表面處理，制備效率較高，且成本較低。
18、2、本專利技術所提供的多孔固態電解質的制備方法，所制備的三維網絡結構的多孔固態電解質，能夠解決平面結構的固態電解質在與堿金屬負極復合時負極離子遷移深度低、僅界面附近的堿金屬具有電化學活性、界面浸潤性較差的問題，能夠顯著提升負極中的離子遷移效率，降低電荷轉移能壘，提高堿金屬負極的活性材料利用率，實現在高電流密度和面容量下固態電池的穩定循環。
19、3、本專利技術提供了一種固態堿金屬電池負極的制備方法，通過使用mof材料的金屬核作為種子誘導堿金屬材料與多孔固態電解質多孔的一側復合，mof材料中的金屬核在高溫狀態下能夠形成單質或氧化物，作為形核中心，誘導堿金屬材料填充多孔固態電解質的孔隙，增大了電化學反應活性面積，提高了電荷轉移速率；且整個過程工藝簡單，制備效率較高，成本較低。
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1.一種多孔固態電解質的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的多孔固態電解質的制備方法，其特征在于，所述MOF材料為：網狀金屬有機骨架材料、類沸石咪唑骨架材料、萊瓦希爾骨架材料或孔通道式骨架材料。
3.根據權利要求1所述的多孔固態電解質的制備方法，其特征在于，所述固態電解質粉末為石榴石型氧化物、β″-氧化鋁、NASICON型固態電解質粉末、硫銀鍺礦型固態電解質粉末、堿金屬氮化物或LiPON型固態電解質粉末。
4.根據權利要求1-3任意一項所述的多孔固態電解質的制備方法，其特征在于，在惰性溶劑中混合的MOF材料和固態電解質粉末的質量比為：1：1～1：5。
5.根據權利要求1-3任意一項所述的多孔固態電解質的制備方法，其特征在于，燒結溫度為500℃～1700℃。
6.一種多孔固態電解質，其特征在于，采用權利要求1-5任意一項所述的多孔固態電解質的制備方法制備得到。
7.一種固態堿金屬電池負極的制備方法，其特征在于，包括：
8.根據權利要求7所述的固態堿金屬電池負極的制備方法，其特征在于
9.一種多孔固態電解質負極，其特征在于，采用權利要求7或8所所述的固態堿金屬電池負極的制備方法制備得到。
10.一種固態堿金屬電池，其特征在于，其負極為權利要求9所述的孔固態電解質負極。
...【技術特征摘要】
1.一種多孔固態電解質的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的多孔固態電解質的制備方法，其特征在于，所述mof材料為：網狀金屬有機骨架材料、類沸石咪唑骨架材料、萊瓦希爾骨架材料或孔通道式骨架材料。
3.根據權利要求1所述的多孔固態電解質的制備方法，其特征在于，所述固態電解質粉末為石榴石型氧化物、β″-氧化鋁、nasicon型固態電解質粉末、硫銀鍺礦型固態電解質粉末、堿金屬氮化物或lipon型固態電解質粉末。
4.根據權利要求1-3任意一項所述的多孔固態電解質的制備方法，其特征在于，在惰性溶劑中混合的mof材料和固態電解質粉末的質量比為：1：1～1：5。
5.根...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王康麗，程安然，蔣凱，周敏，王瑋，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：
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