CN115787122A - 一种金属离子传输材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种金属离子传输材料及其制备方法和应用。本申请的金属离子传输材料为纳米纤维，并且，纳米纤维的表界面具有与金属离子配位的极性官能团；极性官能团包括氰基，以及磺酸基、羟基、羧基、氨基和羰基中的至少一种。本申请的金属离子传输材料，或其制备的电池隔膜，在表面具有大量的与金属离子配位的极性官能团，尤其是氰基，与磺酸基、羟基、羧基、氨基和羰基中的至少一种，两种官能团配合，既能够大量吸附溶液中的金属离子，又能够诱导金属离子沿纳米纤维或电池隔膜高速定向传输，从而提高电池的电化学性能；并且，基于定向传输机制的电池隔膜还能够提高电池的安全性能，为锌离子等电池体系的广泛应用奠定了基础。
Description
技术领域
本申请涉及电池隔膜技术领域，特别是涉及一种金属离子传输材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前，随着太阳能、风能等间歇式能源器件转化效率的不断提高，对大型储能器件的各项性能指标提出了更高的要求。锂离子电池是当前最成功的商业化电池，但是锂离子电池存在安全性能差、锂资源匮乏等问题。特别是近年来电动汽车夏季时常发生自燃问题，这已经严重危害到了人民的生命财产安全。因此，开发具有高安全性能、高能量密度和低价格的储能电化学体系刻不容缓。
除了锂离子电池，近年来，一系列其它电池体系也在蓬勃发展，比如锌离子、钠离子、镁离子、钾离子等新型电化学储能体系，由于这些电池具有高安全性、低成本、自然资源丰富等优点，因此被人们认为是下一代电池理想的候选电池体系。
电池中隔膜的主要功能是防止正负电极之间接触引发短路，同时允许溶液中离子双向传输，这对电池的安全运行和电化学性能至关重要。目前，锂离子电池常用的商业化隔膜是聚乙烯或聚丙烯，但是这两类隔膜由于孔隙太小，对锌离子、钠离子、镁离子、钾离子等新型的电池体系都不适用。除了聚乙烯或聚丙烯隔膜以外，常用的商业化隔膜还有玻璃纤维隔膜；但是，该隔膜存在隔膜厚、孔隙率大、价格偏高等问题，对锌离子、钠离子、镁离子、钾离子等新型电池体系来说同样不友好。
因此，研发适用于锌离子等电池体系的隔膜材料对新型电化学储能体系的研究具有重要意义。
发明内容
本申请的目的是提供一种新的金属离子传输材料及其制备方法和应用。
本申请采用了以下技术方案：
本申请的一方面公开了一种金属离子传输材料，该金属离子传输材料为纳米纤维，并且，纳米纤维的表界面具有与金属离子配位的极性官能团；极性官能团包括氰基，以及磺酸基、羟基、羧基、氨基和羰基中的至少一种。
需要说明的是，本申请的金属离子传输材料，在纳米纤维的表面同时包含氰基，以及磺酸基、羟基、羧基、氨基和羰基中的至少一种。在金属离子传输材料作为电池隔膜使用时，在充放电过程中，利用磺酸基、羟基、羧基、氨基和羰基中的至少一种，对液体中的金属离子进行吸附；然后，再利用氰基对金属离子进行定向传输；不仅提高了电池的电化学性能，而且还提高了电池的安全性能。本申请的一种实现方式中，极大的提高了锌离子的迁移数量和离子电导率。本申请中，金属离子传输包括金属离子在电驱动下沿着纳米纤维的表面或界面传输。
本申请的一种实现方式中，极性官能团之间的距离小于或等于两个溶剂化离子的最短间距。
本申请的一种实现方式中，纳米纤维的直径为20-500nm。
本申请的一种实现方式中，金属离子传输材料由第一组分和第二组分组成，第一组分为提供氰基的化合物，第二组分为提供磺酸基、羟基、羧基、氨基和羰基中的至少一种极性官能团的化合物。
本申请的一种实现方式中，第一组分为聚丙烯腈、乙腈、苯乙腈和二氰二氨中的至少一种；第二组分为5-磺基水杨酸、3-溴苯磺酸、5-氨基-2-氟苯磺酸、苯酚、甲酸、乙酸、苯甲酸、乙二胺、乙胺、苯胺、乙酸乙酯和氧化石墨烯中的至少一种。
其中，聚丙烯腈、乙腈、苯乙腈、二氰二氨等用于提供氰基；5-磺基水杨酸、3-溴苯磺酸、5-氨基-2-氟苯磺酸用于提供磺酸基；苯酚用于提供羟基；甲酸、乙酸、苯甲酸用于提供羧基；乙二胺、乙胺、苯胺用于提供氨基；乙酸乙酯用于提供羰基；氧化石墨烯能够同时提供羟基和羧基。
本申请的一种实现方式中，金属离子传输材料为聚丙烯腈和氧化石墨烯制备的纳米纤维。
需要说明的是，聚丙烯腈和氧化石墨烯只是本申请的一种实现方式中具体采用的能够提供所需极性官能团的化合物；其中，聚丙烯腈主要用于提供氰基，并作为纳米纤维的主体结构材料；氧化石墨烯用于提供羟基和羧基，将金属离子吸附在纳米纤维的表界面，然后再由氰基进行定向传输。
可以理解，除了聚丙烯腈以外，其他能够提供氰基的化合物也能够用于本申请，可以根据金属离子传输材料的具体应用选择相应的含有氰基的化合物材料，例如用于电池隔膜时，可以采用其他含有氰基的电池隔膜材料。本申请优选采用聚丙烯腈，一方面是因为聚丙烯腈能够适用于电池隔膜；另一方面是，聚丙烯腈能够作为静电纺丝的母液，与本申请的制备工艺相符。当然，如果采用其他电池隔膜制备工艺，也可以采用其他的相适应的隔膜材料。
同样的，氧化石墨烯也是本申请的一种实现方式中具体采用的能够提供羟基和羧基的化合物，不排除还可以采用其他能够提供羟基和/或羧基化合物。可以理解，羟基和/或羧基的作用主要是吸附金属离子，其他类似的能够吸附金属离子的极性官能团还包括磺酸基、氨基和羰基；因此，含有磺酸基、氨基或羰基的化合物同样可以用于本申请，并起到类似氧化石墨烯的作用。
本申请的一种实现方式中，氧化石墨烯的用量为聚丙烯腈重量的0.1-1％。
需要说明的是，本申请的金属离子传输材料，其关键在于利用磺酸基、羟基、羧基、氨基和羰基中的至少一种吸附金属离子，并利用氰基对金属离子进行定向传输；因此，只要向聚丙烯腈中添加氧化石墨烯都能够起到提高了金属离子迁移数量和离子电导率的作用；并且，提高的程度与氧化石墨烯的添加量成正比。但是，考虑到作为电池隔膜使用时，电池隔膜需要具备绝缘性，并且，氧化石墨烯的量增加会增加静电纺丝的难度，本申请优选的氧化石墨烯的用量为聚丙烯腈重量的0.1-1％。
本申请的一种实现方式中，根据需求，氧化石墨烯还可以使用元素掺杂进行改性，例如，掺杂元素可以是N、O、S、F、B中的一种或多种。
本申请的另一面公开了本申请的金属离子传输材料在电池隔膜中的应用。
需要说明的是，本申请的金属离子传输材料，能够吸附液体中的金属离子，并利用氰基进行定向传输，尤其适用于电池隔膜。可以理解，在其它需要对金属离子进行吸附和定向传输的应用中也能够使用本申请的金属离子传输材料，不仅限于电池隔膜。
本申请的再一面公开了一种电池隔膜，该电池隔膜采用本申请的金属离子传输材料制备而成，或者，电池隔膜中的其中至少一层为本申请的金属离子传输材料制备的膜材料。
需要说明的是，本申请的电池隔膜可以直接是采用本申请的金属离子传输材料制备而成，也可以是将本申请的金属离子传输材料制备的膜材料作为电池隔膜的至少一层，例如将本申请的金属离子传输材料制备的膜材料与聚烯烃微孔膜复合，形成多层结构的电池隔膜，具体根据使用需求而定，在此不作具体限定。
本申请的一种实现方式中，电池隔膜的厚度为10-100μm。
需要说明的是，电池隔膜的厚度可以根据使用需求而定，例如本申请的一种实现方式中，直接采用本申请的金属离子传输材料静电纺丝制备电池隔膜，其厚度可以为10-100μm，能够满足大部分金属离子电池的使用需求。
本申请的再一面公开了本申请的电池隔膜的制备方法，包括将本申请的金属离子传输材料或其原材料溶于溶剂中或熔融，然后采用静电纺丝法、相转化法、湿法纺丝法、湿法拉伸法、干法拉伸法、流延法或吹塑法制成电池隔膜。
需要说明的是，虽然本申请的一种制备方法中，具体采用的是静电纺丝法；但是，可以理解，本申请的关键在于将提供氰基的化合物，与提供磺酸基、羟基、羧基、氨基或羰基的化合物组合，制备表面具有特定极性官能团的纳米纤维；因此，除了静电纺丝以外，其他常规的电池隔膜制备方法都能够适用于本申请。
本申请的一种实现方式中，具体采用静电纺丝法制备电池隔膜；其中，静电纺丝可以使用单针式、多针式、无针式静电纺丝工艺中的一种或多种；静电纺丝工艺条件为纺丝流量0.1-10mL/h，针尖到收集器的距离为10-30cm、纺丝电压为10-80kV、湿度为20-70％，温度为20-50℃。
本申请的一种实现方式中，静电纺丝需要向将第一组分和第二组分依序溶于溶剂中，例如，聚丙烯腈溶于溶剂的浓度为6-15wt％，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二甲基亚砜、环丁砜中的一种或多种。
此外，根据使用需求，还可以在静电纺丝液中添加改性剂，例如聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；改性剂的用量为聚丙烯腈重量的0.1-5wt％。
本申请的再一面公开了一种采用本申请的金属离子传输材料，或者本申请的电池隔膜的金属离子电池，其中，金属离子电池包括但不仅限于锌离子电池、锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池和钙离子电池。
需要说明的是，本申请的金属离子电池，由于采用本申请的金属离子传输材料或金属离子材料制备的电池隔膜，能够对金属离子进行定向传输；不仅能够满足锂离子电池的使用需求，还能够适用于各种新型电池体系，例如锌离子电池、钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池和钙离子电池等。并且，本申请的金属离子电池，由于采用本申请的金属离子传输材料或金属离子材料制备的电池隔膜，具有更高的电化学性能和安全性能。
本申请的有益效果在于：
本申请的金属离子传输材料，或其制备的电池隔膜，在表面具有大量的与金属离子配位的极性官能团，尤其是氰基，与磺酸基、羟基、羧基、氨基和羰基中的至少一种，两种官能团配合，既能够大量吸附溶液中的金属离子，又能够诱导金属离子沿纳米纤维或电池隔膜高速定向传输，从而提高电池的电化学性能；并且，基于定向传输机制的电池隔膜还能够提高电池的安全性能，为锌离子等电池体系的广泛应用奠定了基础。
附图说明
图1是本申请实施例中氧化石墨烯的SEM图；
图2是本申请实施例中采用金属离子传输材料制备的电池隔膜的SEM图；
图3是本申请实施例中作为对照的电池隔膜的SEM图；
图4是本申请实施例中另一对照的电池隔膜的SEM图；
图5是本申请实施例中不同氧化石墨烯用量的电池隔膜制备的Zn//Zn对称电池的长循环图；
图6是本申请实施例中图5的长循环图的局部放大图；
图7是本申请实施例中不同氧化石墨烯用量的电池隔膜的极化电压测试结果图；
图8是本申请实施例中氧化石墨烯的Zata电位测试测试结果图。
具体实施方式
现有的电池隔膜，普遍对锌离子电池、钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池和钙离子电池等新型电池体系不友好。并且，现有的电池隔膜都几乎不含有官能团，能在物理方面起到绝缘作用，但并不能在化学方面起到促进金属离子传输的目的，这在一定程度上影响了整体电池体系电化学性能的发挥。
有鉴于此，本申请特提出了一种基于定向传输机制的金属离子传输材料，以及由此制备的电池隔膜，目的是提高电池体系的安全性和电化学性能。本申请的金属离子传输材料为纳米纤维，并且，在纳米纤维的表面具有与金属离子配位的极性官能团；极性官能团包括氰基，以及磺酸基、羟基、羧基、氨基和羰基中的至少一种。
本申请的金属离子传输材料，利用磺酸基、羟基、羧基、氨基和羰基中的至少一种大量吸附金属离子，再利用氰基对金属离子进行定向传输；使得本申请的金属离子传输材料及其制备的电池隔膜，能够很好的适用于各种金属离子电池，提高金属离子的迁移数量和离子电导率；从而提高锌离子电池、钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池和钙离子电池等新型电池体系的电化学性能和安全性能。
下面通过具体实施例和附图对本申请作进一步详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。
除特殊说明外，在实施例中所采用的原料、试剂、方法等均为本领域常规的原料、试剂、方法。
实施例一
本例的金属离子传输材料由聚丙烯腈和聚丙烯腈重量0.5％的氧化石墨烯组成，本例采用静电纺丝制备纳米纤维，并直接通过静电纺丝制成电池隔膜。其中，聚丙烯腈提供氰基，氧化石墨烯提供羟基和羧基，从而形成本例的同时具有氰基，以及羟基和羧基的纳米纤维和电池隔膜。本例使用的氧化石墨烯的扫描电子显微镜观察结果如图1所示。
本例纳米纤维和电池隔膜的具体制备方法包括：
A1：将12g聚丙烯腈粉末加入到90mL N,N-二甲基甲酰胺，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌24h使之完全溶解；
A2：将60mg氧化石墨烯粉末溶解在步骤A1溶液中，搅拌速率为500r/min的条件下搅拌24h使氧化石墨烯粉末完全溶解；
A3：利用静电纺丝技术将步骤A2纺丝液静电纺丝成隔膜，静电纺丝工艺条件为纺丝流量4mL/h、高压静电发生器到收集器的距离为15cm、纺丝电压为50kV、湿度为60％、温度为30℃，静电纺丝完成即获得本例的电池隔膜。
采用扫描电子显微镜对本例制备的电池隔膜进行观察，结果如图2所示。从图2可以清晰的看到本例的电池隔膜表面呈现出纳米纤维三维交叉的网络结构，并且，纳米纤维粗细均匀，隔膜孔隙大小和分布均匀。
为了对比本例电池隔膜的电化学性能，本例采用商业化的纤维素隔膜和商业化的whatman玻璃纤维隔膜作为对照。商业化的纤维素隔膜标记为对比例1，其扫描电子显微镜观察结果如图3所示。从图3中可以清晰的看到该隔膜的表面呈现出微米纤维和微米带交替的网状结构，另外，从图中也可以看出该隔膜的孔隙大小差异明显，与本例的电池隔膜相比，该样品具有明显的结构性缺陷。商业化的whatman玻璃纤维隔膜标记为对比例2，其扫描电子显微镜观察结果如图4所示。从图4中可以清晰的看到隔膜的表面呈现出微米纤维交替的网状结构，另外，从图中也可以看出该隔膜的孔隙大小差异明显，与本例的电池隔膜相比，该样品具有明显的结构性缺陷。
性能测试
对本例制备的电池隔膜，与两种商业化隔膜，分别进行厚度、电解液吸附率、离子电导率、锌离子迁移数、抗拉强度测试。测试方法如下：
(1)厚度按照GB/T6672-2001规定的方法进行测试。
(2)电解液吸附率按公式(1)计算：
公式(1)：
其中，M0和M是隔膜吸附电解液前和后的质量。
(3)离子电导率按如下测试方法和公式(2)进行计算：
首先采用不锈钢电极(SS)组装SS||SS对称电池，将需要测试的隔膜放在两个不锈钢电极片之间。然后采用电化学阻抗谱测试对称电池，测试频率为10-2至106Hz，扰动电压为5mV，并使用公式(2)计算离子电导率σ：
公式(2)：
其中，L和S是电极的厚度和面积，R0是电极材料的欧姆电阻。
(4)锌离子迁移数按如下测试方法和公式(3)进行计算：
首先采用锌电极组装Zn||Zn对称电池，将需要测试的隔膜放在两个锌片电极片之间。然后采用恒压电压极化和电化学阻抗谱测试对称电池，测试频率为10-2至106Hz，扰动电压为5mV，并使用公式(3)计算离子电导率tZn 2+：
公式(3)：
其中，I0和Is是初始电流，ΔV是恒压电压(10mV)，R0和Rs是电化学阻抗测试前后的界面电阻。
(5)抗拉强度采用动态热机械分析仪进行测试。
各项测试结果如表1所示。
表1电池隔膜性能测试结果
本例中，电池隔膜的基本物理属性为：厚度69μm、电解液吸附率2267％、抗拉强度为7.1MPa，这些基本参数都优于对比例1和对比例2，这说明本例制备的电池隔膜具有基础物理参数性能优势。另外，从电化学性能角度来说，本例电池隔膜的离子电导率为7.69mScm-1，锌离子迁移率为0.74，这说明本例隔膜有利于锌离子的传输，提高了锌离子电池的电化学性能。
实施例二
本例在实施例一的基础上，对氧化石墨烯(GO)的不同用量进行了测试，具体的，分别制备了氧化石墨烯用量为聚丙烯腈重量0、0.3、0.5、0.7、1.0wt％的电池隔膜。其中，0wt％即不添加氧化石墨烯，直接采用实施例一步骤A1的溶液进行步骤A3的静电纺丝；0.3wt％即12g的聚丙烯腈溶解后添加36mg的氧化石墨烯；0.5wt％即12g的聚丙烯腈溶解后添加60mg的氧化石墨烯；0.7wt％即12g的聚丙烯腈溶解后添加84mg的氧化石墨烯；1.0wt％即12g的聚丙烯腈溶解后添加120mg的氧化石墨烯；其余与实施例一相同。
从静电纺丝液的直接观察可以看出，氧化石墨烯的用量越多，静电纺丝液的颜色越深。
分别将本例制备的五种电池隔膜按照实施例一的方式组装Zn//Zn对称电池，并对其进行长循环测试，测试条件：电流密度1mA cm-2，面电容1mAhcm-2。测试结果如图5和图6所示。图5是五种电池隔膜的长循环图，图6是图5的局部放大图。从图5中可以看出5种材料都可以稳定循环300h，但是5种材料对应的极化电压并不相同。从图6中可以看出这5种材料对应的极化电压明显不同，规律氧化石墨烯含量越大，对应的极化电压越小。进一步的，5种电池隔膜的极化电压测试结果如图7所示。图7的结果显示，氧化石墨烯用量为聚丙烯腈重量0、0.3、0.5、0.7、1.0wt％时，对应的极化电压大小依次是103.6mV、86.4mV、68.2mV、67.5mV、67mV。因此我们认为，氧化石墨烯的加入可以提高锌离子电池的电化学性能。
另外，本例对氧化石墨烯的Zata电位进行了测试，分别测试了其在纯水中以及0.01M ZnSO4溶液中的Zata电位。结果如图8所示。图8的结果显示，GO单独在纯水中的zeta电位测量为-42.8mV(pH＝3.53)，但是GO在0.01M ZnSO4溶液中时，测得zeta电位为-8.8mV(pH＝3.68)。这说明，带正电的锌离子在带电负性的GO静电吸引下被大量的吸附在GO表面上。
以上试验结果表面，本申请的金属离子传输材料及其制备的电池隔膜，在锌离子电池中，由于表界面具有大量的氰基，以及羟基和羧基，能够有效的提高锌离子的迁移数量和离子电导率，从而提高电池的电化学性能和安全性能。其中，羟基和羧基能够大量吸附锌离子，氰基能够定向传输锌离子，两者配合效果更好。氰基能够定向传输锌离子，这与最新研究的氰基引导锌离子有序迁移的结论相符，本申请进一步利用羟基和羧基大量吸附锌离子，有效的增加了锌离子的迁移数量，从而提高了电池的电化学性能。
分析认为，不同于传统电池中金属离子沿着电场方向无序传输方式，本申请的金属离子是沿着电池隔膜表界面定向传输，即把传统离子无序传输方式转变成有序传输方式，这使得离子在沉积或者溶解的过程中更加均匀，有效避免了枝晶的产生，从而提高了电池的安全性能。定向传输包括但不限于金属离子沿着两个相邻官能团之间连续传输，也可以指金属离子在多个官能团之间跳跃传输，同时定向传输也可以是双向的。
可以理解，本申请的电池隔膜不仅仅能够定向传输锌离子，基于相同的原理，其他类似的金属离子电池中的金属离子也能够进行定向传输，例如钠离子、镁离子、钾离子、钙离子和锂离子。因此，本申请的电池隔膜同样适用于钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池、钙离子电池和锂离子电池。
另外，根据以上试验和分析可知，本申请的关键在于金属离子传输材料及其制备的电池隔膜的表面具有定向传输金属离子的氰基，以及吸附金属离子的羟基和羧基。基于这样的原理，磺酸基、氨基和羰基也能够吸附金属离子；因此，金属离子传输材料和电池隔膜只要表面具有与金属离子配位的极性官能团，并且极性官能团包括氰基，以及磺酸基、羟基、羧基、氨基和羰基中的至少一种，都能够实现本申请类似的功能和效果。
进一步的，在制备金属离子传输材料和电池隔膜的原材料方面，除了本申请实施例中采用的聚丙烯腈和氧化石墨烯以外，只要是能够提供氰基的化合物，以及能够提供磺酸基、羟基、羧基、氨基和羰基中的至少一种官能团的化合物，都能够适用于本申请，并具备本申请实施例类似的功能和效果。例如，含有氰基化合物还可以是乙腈、苯乙腈、二氰二氨等；含有磺酸基的化合物可以采用5-磺基水杨酸、3-溴苯磺酸、5-氨基-2-氟苯磺酸等；含有羟基的化合物可以采用苯酚；含有羧基的化合物可以采用甲酸、乙酸、苯甲酸等；含有氨基的化合物可以采用乙二胺、乙胺、苯胺等；含有羰基的化合物可以采用乙酸乙酯。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种金属离子传输材料，其特征在于：所述金属离子传输材料为纳米纤维，并且，纳米纤维的表界面具有与金属离子配位的极性官能团；所述极性官能团包括氰基，以及磺酸基、羟基、羧基、氨基和羰基中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的金属离子传输材料，其特征在于：所述金属离子传输包括金属离子在电驱动下沿着纳米纤维的表面或界面传输；
优选的，所述极性官能团之间的距离小于或等于两个溶剂化离子的最短间距；
优选的，所述纳米纤维的直径为20-500nm。
3.根据权利要求1或2所述的金属离子传输材料，其特征在于：所述金属离子传输材料由第一组分和第二组分组成；
所述第一组分为提供氰基的化合物；
所述第二组分为提供磺酸基、羟基、羧基、氨基和羰基中的至少一种极性官能团的化合物。
4.根据权利要求3所述的金属离子传输材料，其特征在于：所述第一组分为聚丙烯腈、乙腈、苯乙腈和二氰二氨中的至少一种；
所述第二组分为5-磺基水杨酸、3-溴苯磺酸、5-氨基-2-氟苯磺酸、苯酚、甲酸、乙酸、苯甲酸、乙二胺、乙胺、苯胺、乙酸乙酯和氧化石墨烯中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的金属离子传输材料，其特征在于：所述第一组分为聚丙烯腈，所述第二组分为氧化石墨烯；
优选的，所述氧化石墨烯的用量为聚丙烯腈重量的0.1％-1％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的金属离子传输材料在电池隔膜中的应用。
7.一种电池隔膜，其特征在于：采用权利要求1-5任一项所述的金属离子传输材料制备而成，或者，含有采用权利要求1-5任一项所述的金属离子传输材料制备的膜材料作为电池隔膜的至少一层。
8.根据权利要求7所述的电池隔膜，其特征在于：所述电池隔膜的厚度为10-100μm。
9.根据权利要求7或8所述的电池隔膜的制备方法，其特征在于：包括将权利要求1-5任一项所述的金属离子传输材料或其原材料溶于溶剂中或熔融，然后采用静电纺丝法、相转化法、湿法纺丝法、湿法拉伸法、干法拉伸法、流延法或吹塑法制成电池隔膜。
10.一种采用权利要求1-5任一项所述的金属离子传输材料，或者权利要求7或8所述的电池隔膜的金属离子电池，所述金属离子电池包括但不仅限于锌离子电池、锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池和钙离子电池。
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