[發明專利]凝膠聚合物電解質及其制備方法、超級電容器及其應用

無效

• 申請號: 201210417194.6
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN103779089A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 周明杰;劉大喜;王要兵;鐘玲瓏
• 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
• 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

本發明屬于電化學電源技術領域，具體涉及一種凝膠聚合物電解質及其制備方法、超級電容器及其應用。

背景技術

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等優點，是一種新型、高效、實用的能量儲存裝置，因而被廣泛應用于軍事領域、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分為水系電解液、有機液體電解液和聚合物電解質。水系電解液的分解電壓低，因而研究較少。目前廣泛使用的有機液體電解質的優點是電導率高，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，特別是在某些非常規工作條件下（如大功率充放電、過充過放等）產生大量熱會加速氣體的產生，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。

目前，為了克服有機液體電解液的上述缺陷，本領域開發出固態凝膠聚合物電解質。該固態聚合物電解質因具有安全、無泄漏、漏電流小、可任意形狀化等優點而被研究者們所重視和應用。但是固態聚合物電解質室溫下電導率較低(10^-5~10^-4s/cm)，不能滿足鋰離子電池大電流充放電的特性，導致其應用受到限制。

為了克服固態聚合物電解質電導率低的缺陷，當前出現了凝膠聚合物電解質，該凝膠聚合物電解質具有液態電解質和固態電解質的優點，能改善固態聚合物電解質的導電性能和提高液體電解質的安全性能。但是凝膠聚合物電解質存在一嚴重缺陷是其機械強度低，因此，制約了該凝膠聚合物電解質的產業化生產，導致現有凝膠聚合物電解質的生產成本高。目前主要通過共聚、接枝生成交聯共聚物、摻雜納米金屬氧化物等手段能夠在一定程度上提高聚合物電解質的機械強度。但是，效果并不是很理想，電池成品率不高。另外，現有的凝膠聚合物電解質對導電性能改善有限，不能很好的滿足市場日益擴大的需求和應用范圍。

發明內容

本發明實施例的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種機械強度和導電率高、成本低的凝膠聚合物電解質及其制備方法。

本發明實施例的另一目的在于提供一種包括凝膠聚合物電解質的超級電容器及其應用。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：

一種凝膠聚合物電解質，含有活性填料、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、有機離子液體電解液；其中，活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)重量之比為3~20：100。

以及，上述凝膠聚合物電解質的一種制備方法，包括如下步驟：

將聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)溶于有機溶劑中，再按照活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)重量之比加入活性填料，在30~50℃下攪拌混合，得到漿料；

將所述漿料涂覆于基底上，真空干燥，得到凝膠聚合物電解質膜；

在干燥惰性氣體的保護下，將所述凝膠聚合物電解質膜置于濃度為0.5～1.5mol/L的有機離子液體電解液中浸漬10～60min，取出得到所述凝膠聚合物電解質。

以及，一種超級電容器，所述超級電容器包括上述的凝膠聚合物電解質。

以及，上述的超級電容器在通訊設備、計算機、電動汽車和軍事領域中的應用。

上述凝膠聚合物電解質的制備方法采用P(VDF-HFP)聚合物為基底，并在該基底中分散活性填料，有效增強了該凝膠聚合物電解質膜導電性，同時提高了該凝膠聚合物電解質膜的機械強度和吸收電解質的能力。將凝膠聚合物電解質膜浸泡電解液中后，能有效的將電解質吸收并保留在該凝膠聚合物電解質膜中，從而有效的提高了該凝膠聚合物電解質的導電性能。

上述凝膠聚合物電解質的制備方法只需將P(VDF-HFP)聚合物和活性填按要求配制成漿料，然后涂覆成膜，浸漬于有機離子液體電解液中即可。其工藝簡單，技術成熟，成品率和生產效率高，有效降低了生產成本。

上述超級電容器由于采用上述方法制備的凝膠聚合物電解質，由于該凝膠聚合物電解質具有高的導電率，從而有效提高了超級電容器電化學性能，如倍率性能。該凝膠聚合物電解質具有的高機械性能和低生產成本，有效提高了該超級電容器的成品率，降低了超級電容器的生產成本，從而使得該超級電容器能實現產業化生產。

正是由于該超級電容器具有優異的電化學性能，從而有效擴大了上述超級電容器的應用范圍。將該超級電容器在通訊設備、計算機、電動汽車和軍事領域中的應用。

附圖說明