[發明專利]一種聚丙烯腈基凝膠聚合物電解質電容器的制備方法

無效

• 申請號: 201210176516.2
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN103456506A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 周明杰;劉大喜;王要兵
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司
• 主分類號: H01G9/022
• 分類號: H01G9/022;H01G9/042
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于電容器技術領域，具體涉及一種聚丙烯腈基凝膠聚合物電解質電容器的制備方法。

背景技術

超級電容器又稱電化學電容器，其具有快速充放電、壽命長、安全環保等特點，是近幾十年隨著材料科學的突破而出現的一類新型功率型儲能元件,特別是其能滿足高動力需求的能量儲存,因而備受關注。超級電容器工作電解質分為水系電解液、有機電解液和聚合物電解質,聚合物電解質又分為固體聚合物電解質(SPE)和凝膠聚合物電解質(GPE)。聚合物電解質鋰離子電池和聚合物電解質超級電容器因具有安全、無泄漏、漏電流小等優點而被研究者們所重視。固態聚合物電解質室溫下電導率較低(10^-5~10^-4s/cm),使用應用受到限制,因而凝膠聚合物電解質成為研究重點。

目前聚合物電解質超級電容器的報道一般是先將凝膠聚合物電解質制成膜，然后與正、負極疊加組裝成超級電容器。這種制備方法存在凝膠聚合物電解質與電極真實表面積接觸性差、內阻較大的問題，且制膜工藝復雜。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術之缺陷，提供一種凝膠聚合物電解質與電極材料具有優異的相容性且工藝簡單的聚丙烯腈基凝膠聚合物電解質電容器的制備方法。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：

一種聚丙烯腈基凝膠聚合物電解質電容器的制備方法，包括如下步驟：

按照電極/隔膜/電極的順序依次疊加、卷繞，裝入電容器殼體內；

將0.5～2mol/L的季銨鹽離子液體電解液、丙烯腈和引發劑按質量配比為(5～10):1:(0.002～0.02)混合，得混合溶液；

將所述混合溶液注入到所述電容器殼體內，密封，置于60℃～80℃下內聚合反應12～48h，獲得所述聚丙烯腈基凝膠聚合物電解質電容器。

本發明聚丙烯腈基凝膠聚合物電解質電容器的制備方法只需將季銨鹽離子液體電解液、丙烯腈單體和引發劑按比例配置成混合溶液，并注入電容器殼體內，經封裝后進行內聚合反應即可，該方法工藝簡單，使得凝膠聚合物電解質與電極材料具有優異的相容性，有效增強了凝膠聚合物電解質與電極真實表面積的接觸、降低內阻，從而有效克服了現有技術中存在的不足。另外，該方法條件易控，成本低，安全性高，環境友好，可大規模推廣應用。

附圖說明

圖1是發明實施例聚丙烯腈基凝膠聚合物電解質電容器的制備方法工藝流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例提供了一種凝膠聚合物電解質與電極材料具有優異的相容性且工藝簡單的聚丙烯腈基凝膠聚合物電解質電容器的制備方法。該方法工藝流程如圖1所示，其包括如下步驟：

S01：按照電極/隔膜/電極的順序依次疊加、卷繞，裝入電容器殼體內；

S02：混合電解液的配制：將0.5～2mol/L的季銨鹽離子液體電解液、丙烯腈和引發劑按質量配比為(5～10):1:(0.002～0.02)混合，得混合溶液；

S03：混合電解液的注入與封裝：將步驟S02配制的混合溶液注入到所述電容器殼體內，密封，置于60℃～80℃下內聚合反應12～48h，獲得聚丙烯腈（PAN）基凝膠聚合物電解質電容器。

具體地，上述步驟S01中，隔膜優選但不僅僅為celgard隔膜，如型號為Celgard?M825、Celgard?2325、Celgard?2320等本領域常用的該celgard系列的隔膜。電極優選為石墨烯電極，石墨烯電極的制備可采用下述方法：

將石墨烯、導電劑和粘結劑按照質量比為(85～90):(3~7):(5～10)混合并配制成漿料，涂于電極基體表面，在真空干燥至恒重，并于10～15MPa壓力下輥壓制成厚度為100～200μm的石墨烯電極。其中，該石墨烯比表面積優選為200～1000m²/g，導電劑優選為乙炔黑或/和導電炭黑，粘結劑優選為PVDF，石墨烯、導電劑和粘結劑按照質量比優選為87:5:8。該方法制備的電極導電性高，并能與下文中的凝膠聚合物電解質之間具有優異的相容性。另外，在配制漿料時，優選將石墨烯、導電劑和粘結劑按該比例混合后，加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑，使石墨烯、導電劑和粘結劑均勻分散于該NMP中，以增加石墨烯涂層的均勻性。其中，NMP的加入的量和石墨烯的質量比為4：1～20：1。