[發(fā)明專利]凝膠聚合物電解質(zhì)膜及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201210140051.5 | 申請日： | 2012-05-08 |
| 公開（公告）號： | CN103390501A | 公開（公告）日： | 2013-11-13 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 周明杰;劉大喜;王要兵 | 申請（專利權(quán)）人： | 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司 |
| 主分類號： | H01G9/022 | 分類號： | H01G9/022;C08J5/18 |
| 代理公司： | 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224 | 代理人： | 何平 |
| 地址： | 518100 廣東省深*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 凝膠 聚合物 電解 質(zhì)膜 及其 制備 方法 | ||
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及超級電容器的電解質(zhì)領(lǐng)域，特別涉及一種凝膠聚合物電解質(zhì)膜和其制備方法。
【背景技術(shù)】
超級電容器是一種介于充電電池和電容器之間的新型能源器件，具有體積小、容量大、充電速度快、循環(huán)壽命長、放電效率高、工作溫度范圍寬、可靠性好和無污染免維護(hù)等優(yōu)點，是一種新型、高效、實用的能量儲存裝置，因而被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域、移動通訊裝置、計算機、以及電動汽車的混合電源等。
超級電容器工作電解質(zhì)分為水系電解液、有機液體電解液和聚合物電解質(zhì)。水系電解液的分解電壓低，因而研究較少。目前，廣泛使用的液體電解質(zhì)具有電導(dǎo)率高的優(yōu)點，但是由于其含有易燃、易揮發(fā)的有機溶劑，其在充放電過程中釋放出可燃?xì)怏w，特別是在某些非常規(guī)工作條件下（如大功率充放電、過充過放等）產(chǎn)生大量熱會加速氣體的產(chǎn)生，導(dǎo)致電池內(nèi)壓增高，氣體泄漏，甚至起火爆炸，因而存在嚴(yán)重的安全隱患。聚合物電解質(zhì)超級電容器和聚合物電解質(zhì)鋰離子電池因具有安全、無泄漏、漏電流小等優(yōu)點而被研究者們所重視。固態(tài)聚合物電解質(zhì)室溫下電導(dǎo)率較低(10-5~10-4s/cm)，使其應(yīng)用受到限制，因而凝膠聚合物電解質(zhì)成為研究重點。但是有機液體電解質(zhì)易燃、易揮發(fā)、熱穩(wěn)定性不好等缺點，存在安全隱患。
【發(fā)明內(nèi)容】
基于此，有必要提供一種安全性較高、環(huán)境友好的凝膠聚合物電解質(zhì)膜及其制備方法。
一種凝膠聚合物電解質(zhì)膜，包含聚合物基底及及混合于所述聚合物基底中的離子液體，所述聚合物基底與所述離子液體質(zhì)量比為10∶3~2∶1；其中，所述聚合物基底為聚甲基丙烯酸甲酯；所述離子液體具有如下結(jié)構(gòu)式，
其中，R為甲氧基乙基；Y-為BF4-、PF6-、(CF3SO2)2N-或CF3SO3-。
在其中一個實施例中，所述聚甲基丙烯酸甲酯的相對分子質(zhì)量為5萬~100萬。
一種凝膠聚合物電解質(zhì)膜的制備方法，包括如下步驟：
步驟一：提供或制備3-甲基咪唑及通式為RX的化合物A；其中，R為甲氧基乙基；X為鹵素氯、溴、碘；
步驟二：將3-甲基咪唑與所述化合物A按照摩爾比為1∶1.05~1∶1.2混合，在無氧條件下加熱至60℃~80℃，攪拌24小時~72小時，攪拌發(fā)生合成反應(yīng)，得到具有如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物B，
步驟三：將所述化合物B與通式為M+Y-的鹽按照摩爾比為1∶1~1∶1.1混合，加入去離子水，在溫度為20℃~40℃中攪拌5小時~24小時，發(fā)生離子交換反應(yīng)，得到具有如下結(jié)構(gòu)式表示的離子液體C，
其中，M+為Na+、K+或NH4+；Y-為BF4-、PF6-、(CF3SO2)2N-或CF3SO3-；
步驟四：將所述離子液體C與聚甲基丙烯酸甲酯按照質(zhì)量比為3∶10~1∶2混合，加入有機溶劑，在無水及無氧的環(huán)境下，加熱至40℃~60℃，并攪拌形成均勻溶液；及
步驟五：將所述均勻溶液澆注于基板上，在真空氣氛中，80℃~100℃干燥24小時~48小時，剝離得到所述凝膠聚合物電解質(zhì)膜。
在其中一個實施例中，步驟二之后還包括對所述化合物B的純化步驟：首先將所述合成反應(yīng)的反應(yīng)液靜置冷卻后用乙酸乙酯洗滌，然后將洗滌后的產(chǎn)物真空干燥，得到純化的所述化合物B。
在其中一個實施例中，步驟三中，所述去離子水與所述化合物B的質(zhì)量比為1∶1~3∶1。
在其中一個實施例中，步驟三之后還包括對所述離子液體C的純化步驟：將所述離子交換反應(yīng)后的混合液采用二氯甲烷萃取得到萃取液，然后將所述萃取液采用去離子水反萃取，直至用飽和的AgNO3水溶液滴定無沉淀產(chǎn)生，然后將所述萃取液蒸發(fā)濃縮后真空干燥，得到純化的所述離子液體C。
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