一种MOF复合材料及其制备方法与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113871598A(43)申请公布日2021.12.31(21)申请号202111140813.7(22)申请日2021.09.28(71)申请人江西省纳米技术研究院地址330000江西省南昌市南昌县小蓝经济技术开发区罗珠路278号(72)发明人刘美男李想张永毅(74)专利代理机构南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32256代理人王茹王锋(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/583(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书9页附图8页(54)发明名称一种MOF复合材料及其制备方法与应用(57)摘要本发明公开了一种MOF复合材料及其制备方法与应用。所述制备方法包括：将碳前驱体包覆于MOF材料的表面，之后进行热处理，从而在所述MOF材料表面形成含碳导电层，获得MOF复合材料。本发明还公开了一种高性能锂硫复合隔膜及相应的锂硫电池。本发明提供的高性能锂硫复合隔膜的制备过程简单、原料易得且环保，适合大规模制备；同时该高性能锂硫复合隔膜具有MOF面密度大、面载量小的优势，在锂硫电池中表现出更高的比容量、库伦效率和循环稳定性。CN113871598ACN113871598A权利要求书1/1页1.一种MOF复合材料的制备方法，其特征在于包括：提供MOF材料；将碳前驱体包覆于所述MOF材料的表面，之后进行热处理，从而在所述MOF材料表面形成含碳导电层，获得MOF复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：使MOF材料、分散剂、选定溶剂均匀混合，形成分散液，之后加入碳前驱体，使所述碳前驱体充分包覆于MOF材料表面，获得包覆碳前驱体的MOF材料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于包括：在保护性气氛中，将所述包覆碳前驱体的MOF材料于300～500℃进行热处理1～3h，获得MOF复合材料。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述碳前驱体包括葡萄糖、乳糖、蔗糖、壳聚糖、纤维素、半纤维素中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述MOF材料包括ZIF‑67、ZIF‑8、MIL‑53、UIO‑66、NH2‑UIO‑66中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述分散剂包括PVP、GO、十二烷基硫酸钠中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述选定溶剂包括水、乙醇、甲醇、DMF中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述MOF材料与分散剂的质量比为10∶1～40∶1。和/或，所述碳前驱体与MOF材料的质量比为1∶2～2∶1。5.权利要求1‑4中任一项所述方法制备的MOF复合材料，所述MOF复合材料包括MOF材料以及包覆于MOF材料表面的含碳导电层，所述含碳导电层的厚度为10～200nm；优选的，所述MOF复合材料中的碳含量为10～30wt％。6.一种高性能锂硫复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括：提供权利要求5所述的MOF复合材料；将所述MOF复合材料、粘结剂、导电碳材料混合形成浆料，之后将所述浆料施加于隔膜表面，制得高性能锂硫复合隔膜。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述粘结剂包括PVDF、LA133、SBR、CMC中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述导电碳材料包括活性碳、CNT、科琴黑、导电石墨、SuperP中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述隔膜的材质包括聚丙烯；和/或，所述MOF复合材料、粘结剂与导电碳材料的质量比为5∶2∶3～8∶1∶1。8.由权利要求6或7所述方法制备的高性能锂硫复合隔膜。9.权利要求5所述的MOF复合材料或权利要求8所述的高性能锂硫复合隔膜于制备锂硫电池中的用途。10.一种锂硫电池，其特征在于，包括权利要求8所述的高性能锂硫复合隔膜；优选的，所述锂硫电池的比容量为800～1300mAhg‑1，库伦效率为97～99％。2CN113871598A说明书1/9页一种MOF复合材料及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明属于电化学能源技术领域，具体涉及一种MOF复合材料及其制备方法与应用。背景技术[0002]近年来，随着便携式电子设备和新能源动力汽车的快速发展，对高比能储能器件的需求日益迫切，传统以石墨为负极的锂离子电池在容量和高倍率性能上难以满足需求，锂硫电池因其高比能量密度(2600Whkg‑1)、环保、低成本等优点，长期以来被认为是最有发展前景的下一代储能器件。然而锂硫电池的应用受到许多自身因素的制约，主要有：(1)硫及其放电产物硫化锂的电子电导性及离子电导性都非常低；(2)从单质硫变为Li2S/Li2S2体积变化较大，膨胀、收缩体积变化约80％，循环中硫正极结构容易被破坏，造成容量衰减