[發明專利]凝膠聚合物電解質、其制備方法及超級電容器

無效

• 申請號: 201210351922.8
• 申請日: 2012-09-20
• 公開（公告）號: CN103680967A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 周明杰;劉大喜;袁新生;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;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: H01G9/022
• 分類號: H01G9/022;H01G9/035
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

技術領域

本發明涉及一種凝膠聚合物電解質、其制備方法及超級電容器。

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。

超級電容器的工作電解質一般為水系電解液或有機電解液。目前常用的液體有機電解液的優點是電導率高，但是由于含有易燃、易揮發的有機溶劑，其在充放電過程中釋放出可燃氣體，導致電池內壓增高，氣體泄漏，甚至起火爆炸，因而存在嚴重的安全隱患。

發明內容

基于此，有必要針對現有的用于超級電容器的液體電解質的安全性較低問題，提供一種安全性較高的凝膠聚合物電解質、其制備方法及超級電容器。

一種凝膠聚合物電解質，包括含有相互貫通空隙的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜及吸附于所述聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜上的電解液，所述電解液為濃度為0.5mol/L~1.5mol/L的硼酸鹽溶液，所述硼酸鹽為四乙基胺四氟硼酸鹽、甲基三乙基胺四氟硼酸鹽或三甲基乙基胺四氟硼酸鹽，所述電解液的溶劑為乙腈或γ-丁內酯。

在其中一個實施例中，所述聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜與所述電解液的質量比為100:60~100:30。

在其中一個實施例中，所述聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜的貫通空隙的孔隙率為40%~70%。

在其中一個實施例中，所述聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜的厚度為50μm~200μm。

一種凝膠聚合物電解質的制備方法，包括如下步驟：

在保護氣體氛圍下，按照1g:1mL~3mL的比例將聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯和二甲基甲酰胺混勻，然后超聲處理，得到漿料；

采用絲網印刷法將所述漿料印刷在一襯底上，真空干燥，剝離后得到含有相互貫通空隙的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜；

在保護氣體氛圍下，將所述聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜在電解液中浸泡5分鐘~60分鐘，其中，所述電解液為濃度為0.5mol/L~1.5mol/L的硼酸鹽溶液，所述硼酸鹽為四乙基胺四氟硼酸鹽、甲基三乙基胺四氟硼酸鹽或三甲基乙基胺四氟硼酸鹽，所述電解液的溶劑為乙腈或γ-丁內酯；及

將吸附有電解液的所述聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜取出，得到凝膠聚合物電解質。

在其中一個實施例中，所述超聲處理的時間為10分鐘~60分鐘。

在其中一個實施例中，所述絲網印刷法中采用200目絲網，絲網印刷法中采用的刷子在印刷時的角度為45°。

在其中一個實施例中，所述真空干燥的真空度為0.01MPa，溫度為60℃~100℃，干燥時間為24小時~48小時。

一種超級電容器，包括殼體、正極、負極和凝膠聚合物電解質，所述正極、負極和凝膠聚合物電解質收容于所述殼體內，所述凝膠聚合物電解質位于所述正極和負極之間；

所述凝膠聚合物電解質包括含有相互貫通空隙的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜及吸附于所述聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜上的電解液，所述電解液為濃度為0.5mol/L~1.5mol/L的硼酸鹽溶液，所述硼酸鹽為四乙基胺四氟硼酸鹽、甲基三乙基胺四氟硼酸鹽或三甲基乙基胺四氟硼酸鹽，所述電解液的溶劑為乙腈或γ-丁內酯。

上述凝膠聚合物電解質應用于超級電容器時，由于電解液吸附于凝膠態的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜上，電解液不易流動，不會發生漏液現象，也不會因為液體沸騰產生大量氣體而爆炸，和傳統的超級電容器相比，這種采用了凝膠聚合物電解質制備的超級電容器，使用更加安全。

附圖說明

圖1為一實施方式的凝膠聚合物電解質的制備方法的流程圖。

具體實施方式

以下通過具體實施方式和附圖對上述凝膠聚合物電解質、其制備方法及超級電容器進一步闡述。

一實施方式的凝膠聚合物電解質，包括含有相互貫通空隙的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯（P(AN-MMA)）薄膜及吸附于聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜上的電解液。

聚丙烯腈（PAN）具有成膜性較好，膜強度高，電化學穩定窗口寬，在有機電解液中不分解的優點，是性能優良的凝膠聚合物電解質骨架支撐材料。

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）與液體電解液具有良好的相容性，能夠吸附大量的電解液。

聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜綜合了聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯的優點，是優良的凝膠聚合物電解質的基底材料。

聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜與電解液的質量比為100:60~100:30。