[發明專利]能量儲存裝置中的聚合電解質、產品及其用途

有效

• 申請號: 201610995529.0
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106971862B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 支春義;黃燕
• 申請（專利權）人: 香港城市大學
• 主分類號: H01G11/56
• 分類號: H01G11/56;H01G11/84;C08F292/00;C08F220/06
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 嚴政;劉依云

一種新穎的多功能的聚合電解質，特別適于固態的超級電容，是可獲得的或通過有效量的乙烯基混合二氧化硅納米粒(VSNPs)和具有基于丙烯酸的結構單元或其衍生的結構單元的化合物在聚合引發劑存在下反應獲得。所述聚合電解質允許有利的可調的離子電導率，優越的自我修復和超級延展性。一種能量儲存裝置，尤其是固態的超級電容，包括聚合電解質。同樣公開一個用于產生固態的超級電容以及用于修復具有裂縫的固態的超級電容的方法。受益于聚合電解質的優越的性能。相較于通常的已知的裝置，基于上面的能量儲存裝置能夠展現高度有利的延展性和自我修復和優越的表現。

技術領域

本發明提供一種新穎的多功能的聚合電解質，尤其是一種適于固態的超級電容的聚合電解質，以及一種制備它的方法。本發明進一步涉及一種用于形成所述聚合電解質的可聚合組合物。進一步描述一種能量儲存裝置，尤其是固態的超級電容，其包括所述聚合電解質和用于生產固態的超級電容以及修復它的方法。

背景技術

超級延展性和自我修復是材料的通常合乎需要的特征，尤其是在能量儲存裝置中的材料。然而，即使有，通常僅少數材料能提供高的延展性和高的自我修復能力。至今描述多可用作為可延展的或自我修復的材料包括，例如Sun et al.描述的基于離子的和共價交聯的交聯海藻酸鹽和聚丙烯酰胺的可延展的聚合物，以及Cordier et al.(Sun et al.,Nature,2012,489:133-136and Cordier et al.,Nature,2008,451,doi:10.1038/nature06669)提及的氨基乙基咪唑啉，二(氨乙基)尿素和二氨基四乙基三尿素。盡管如此，一種不同的挑戰在于提供也適于擔當在能量儲存裝置諸如固態超級電容中的不可缺少的電解質的材料，即其適于擔當允許裝置的自我修復和延展性，以及同時作為電解質。

至今提供的固態的超級電容的修復性能和延展性是根本上被限制的，盡管它是一種挑戰來尋找同時具有已經解釋過的自我修復和延展性。另外，通常獲得的自我修復或延展性不足以用于許多目的。然而，具有自我修復和超級延展性裝置的設計是關鍵性的特征，其在一方面允許新的和空前的應用，和特別是伴隨著自我修復或者延展性的便攜式和可佩帶的超級電容，另一方面特別是需求個性化電子設備，因為它們的大功率密度，快速的充電-放電時間，和長的循環壽命以及上述的功能。

迄今為止，自我修補聚合材料或外界刺激諸如加熱和光照已經用于裝置的機械性地恢復和電力恢復。在已報道的裝置中，通常除了額外的自我修復聚合物層之外，在兩個電極之間一層不可缺少的電解質層已經應用于所述電極或用作自我修復的超級電容的基質。然而，一個這些的可自我修復的超級電容的關健的缺點是低的修復效率和循環能力。在僅數次的破壞和修復后，這些電容的所述表現通常減少10％。另一個在這些裝置中消失的高的合乎需要的特征是合適的和方便的體積/質量組織，這是由于一種另外的組分的使用以及一個更復雜的和生產過程。

為了引進延展性到通常剛性的超級電容中，尋找延展性的進一步途徑涉及改進結構(例如非共面的扣結構蛇紋石和有波紋的結構，滲透納米結構薄膜)和惰性的電子-/離子-可延展的基質(諸如彈性體和可延展的紡織品)。如在CN103400702或KR101476988中的。然而，可以實現的各自的裝置的延展性通常遠小于100％。

所有的上述的限制根本上歸因于廣泛的用于固態的超級電容的聚乙烯基醇(PVA)基的酸性的電解質既非可修復的，又沒有足夠的可延展性，具有令人不滿意的表現的后果，因此需要合適的裝置的構造，另外的組分和高復合多步制備。

因此，強烈需要多功能的電解質例如用于能量儲存裝置，其電解質是在所有電解質中可自我修復和高度延展的。特別是需要適于具有合適的離子電導率固態的超級電容，其同時確保那些裝置足夠的自我修復和延展性來允許高度需求的進一步應用。

發明內容

本發明提供一種用于制備聚合電解質的方法，其通過反應每一種下列化合物的有效量來連接所述化合物：