[發明專利]碘化物摻雜聚合物凝膠電解質的制備方法

有效

• 申請號: 201110121724.8
• 申請日: 2011-05-11
• 公開（公告）號: CN102280255A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 吳季懷;余海君;范樂慶;林建明;黃妙良;蘭章
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: H01G9/022
• 分類號: H01G9/022
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 戴中生

技術領域

本發明涉及碘化物摻雜聚合物凝膠電解質的制備方法，屬于新材料技術及能源技術領域。

背景技術

電化學超級電容器是介于傳統電容器與充電電池之間的一種新型電化學能量存儲裝置，它有著比傳統電容器功率密度大和比充電電池功率密度高的優點而且可快速充放電，使用壽命長，工作溫度范圍寬，免維護等特點，有廣泛的應用前景，如便攜式儀器設備、數據記憶存儲系統、電動汽車電源及應急后備電源等，電化學超級電容器的關鍵在于電極和電解質材料的選擇。

凝膠電解質結合了液體電解質電導率高、接觸性能好以及固體電解質體系性能穩定的優勢，被廣泛研究與應用。凝膠電解質是聚合物基體對電解質鹽的吸收而形成的，現有的凝膠電解質是非氧化還原活性的電解質，只是在物理狀態上的變化來解決固液電解質的不足，其電導率還是較低，無法滿足電化學超級電容器的應用要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種碘化物摻雜聚合物凝膠電解質的制備方法，其可制備出電導率較高、滿足電化學超級電容器應用要求的凝膠電解質。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

碘化物摻雜聚合物凝膠電解質的制備方法，先將聚合物凝膠基體溶于水中，加入適量的強堿，然后再加入適當的碘化物制成電解液復合物，除去此電解液復合物中多余水分便得到碘化物摻雜聚合物凝膠電解質。

碘化物摻雜聚合物凝膠電解質的制備方法，通過下列步驟實現：

第一步，原料的制備：

(a)聚合物凝膠基體溶液的制備：將聚合物凝膠基體與水以10-20∶50-90質量比混合，1～90℃下攪拌至完全溶解，得到均質的聚合物凝膠基體溶液；

(b)強堿溶液的制備：將強堿溶解于蒸餾水中，將其配置成0.5-5mol/L的強堿溶液；

(c)碘化物水溶液的制備：將碘化物溶解于水中，配置成0.1-0.8mol/L的碘化物水溶液；

第二步，往第一步(a)得到的均質的聚合物凝膠基體溶液中加入5-15ml第一步(b)配好的強堿溶液，繼續攪拌，保持溶液呈均質狀態；

第三步，向第二步得到的均質溶液中加入5-15ml第一步(c)配好的碘化物水溶液，繼續攪拌，得到均質電解液；

第四步，將第三步得到的均質電解液轉移至1～90℃環境下，除去此均質電解液中的多余水分便得到碘化物摻雜聚合物凝膠電解質。

上述聚合物凝膠基體采用聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯和聚丙烯酸鹽中的一種或多種；上述強堿采用氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰中的一種或多種；上述碘化物采用碘化鉀、碘化鈉、碘化鋰和碘化銨中的一種或多種。

采用上述方案后，本發明的有益效果在于：首先，在凝膠電解質中摻入碘化物，通過碘化物的氧化還原反應來加快電解質中電子的傳導，從而提高電解質的電導率；其次，因為碘化物在堿性條件下存在可逆的法拉第反應，并將其應用于超級電容器中，有利于提高超級電容器的贗電容及功率密度等性能。通過本發明方法制備的碘化物摻雜聚合物凝膠電解質，室溫最大電導率超過13mS/cm，完全滿足電化學超級電容器的應用要求，并在鋰離子電池、鎳氫電池、鋅錳電池、太陽能電池、光電器件等領域也有著廣泛的應用。

具體實施方式

實施例1：

本發明碘化物摻雜聚合物凝膠電解質的制備方法，通過如下步驟實現：

第一步，聚合物凝膠基體的制備：先將聚乙烯醇與去離子水以1∶9質量比混合，在50℃下攪拌至完全溶解，得到均質的聚合物凝膠基體溶液。

第二步，溶液配制：

(a)氫氧化鉀溶液的配制：將氫氧化鉀溶解于去離子水中，將其配置成0.5mol/L的氫氧化鉀溶液。

(b)碘化鉀水溶液的配置：將碘化鉀溶解于去離子水中，配置成0.1mol/L的碘化鉀水溶液。

第三步，向第一步得到的均質的聚合物凝膠基體溶液中加入15ml第二步(a)中配好的氫氧化鉀溶液，繼續攪拌，保持溶液呈均質狀態。

第四步，向第三步得到的均質溶液中加入15ml第二步(b)中配好的碘化鉀水溶液，繼續攪拌，得到均質的電解液。

第五步，將第四步得到的均質電解液轉移至1℃環境下除去多余水分至形成白色均質的凝膠電解質，冷卻至室溫密封保存以待用。

通過上述方法，得到的凝膠電解質室溫最大電導率超過10mS/cm。

實施例2：

第一步，聚合物凝膠基體的制備：先將聚氧化乙烯與去離子水以1∶4質量比混合，在60℃下攪拌至完全溶解，得到均質的聚合物凝膠基體溶液。