[發明專利]凝膠聚合物電解質電容器及其制備方法

無效

• 申請號: 201210267282.2
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN103578790A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 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: H01G11/56
• 分類號: H01G11/56;H01G11/84
• 代理公司: 深圳市隆天聯鼎知識產權代理有限公司 44232
• 代理人: 劉抗美;劉耿

技術領域

本發明涉及新型化學材料及其制備領域，尤其涉及一種凝膠聚合物電解質電容器及其制備方法。

背景技術

超級電容器又稱電化學電容器，其具有能快速充放電、使用壽命長、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,?特別因其能滿足高動力需求的能量儲存，而備受關注。超級電容器的工作電解質分為水系電解液、有機電解液和聚合物電解質。

其中，聚合物電解質又分為固體聚合物電解質和凝膠聚合物電解質。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，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，以及制膜工藝復雜等問題。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術存在的問題和不足，提供一種凝膠聚合物電解質電容器及其制備方法，通過熱引發聚合反應，制備凝膠聚合物電解質電容器，從而達到減小電容器內阻，增加界面間相容性的效果。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種凝膠聚合物電解質電容器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(a)?制備石墨烯電極：將石墨烯、導電劑和粘結劑按質量比85~90：3~6：5~10加入到N-甲基吡咯烷酮中混合均勻，涂于鋁箔上，再輥壓成長條形的石墨烯電極；

(b)?制備凝膠聚合物電解質電容器：將隔膜和制備好的所述石墨烯電極依次按所述石墨烯電極、所述隔膜、所述石墨烯電極的順序疊加、卷繞、裝入所述電容器的殼體中；之后將配置好的季膦鹽離子液體電解液、聚合物單體和引發劑的混合液注入到組裝好的所述電容器的殼體中密封，再加熱形成所述凝膠聚合物電解質電容器；

所述季膦鹽離子液體電解液、所述聚合物單體和所述引發劑的質量比為?6~10：1：0.002~0.02。

在所述的凝膠聚合物電解質電容器的制備方法中，所述季膦鹽離子液體電解液中溶質為甲基三丁基膦四氟硼酸鹽或甲基三丁基膦六氟磷酸鹽、溶劑為丙烯晴或聚碳酸酯。

在所述的凝膠聚合物電解質電容器的制備方法中，所述季膦鹽離子液體電解液的濃度為0.5～2?mol/L。

在所述的凝膠聚合物電解質電容器的制備方法中，所述聚合物單體為醋酸乙烯酯，所述引發劑為偶氮二異丁氰。

在所述的凝膠聚合物電解質電容器的制備方法中，所述石墨烯的比表面積為200～1000?m²/g，所述導電劑為乙炔黑，所述粘結劑為聚偏氟乙烯。

在所述的凝膠聚合物電解質電容器的制備方法中，所述步驟(b)中的所述加熱溫度為60℃～80℃，所述加熱時間為12～48h。

在所述的凝膠聚合物電解質電容器的制備方法中，所述石墨烯電極厚度為100～200?μm。

在所述的凝膠聚合物電解質電容器的制備方法中，所述N-甲基吡咯烷酮的用量為10～50?mL。

本發明還包括依以上任一項所述的制備方法獲得的凝膠聚合物電解質電容器。

與現有技術相比，本發明的凝膠聚合物電解質電容器及其制備方法，通過加熱引發聚合反應來制備凝膠聚合物電解質電容器，使所制備的凝膠聚合物電解質與電極材料具有更好的相容性，電容器具有更小電阻值和更大的比電容，并且制作工藝更加簡單。

具體實施方式

以下結合實施例，對本發明予以進一步地詳盡闡述。

本發明的凝膠聚合物電解質電容器的制備過程大致分為以下兩個步驟：

?(a)?制備石墨烯電極：將石墨烯、導電劑和粘結劑按質量比85~90：3~6：5~10加入到N-甲基吡咯烷酮（英文縮寫為NMP，下同）中混合均勻，涂于鋁箔上，真空100?℃下干燥后，在10～15?MPa的壓力下輥壓成石墨烯電極，所得的石墨烯電極厚度為100～200?μm。其中，石墨烯的比表面積為200～1000?m²/g，導電劑可選用乙炔黑，粘結劑可選用聚偏氟乙烯；