[發明專利]磷鉬酸-聚合物復合導電水凝膠及其制備方法以及在全固態柔性超級電容器中的應用

有效

• 申請號: 201910652906.4
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110423348B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 王美玲;劉旭光;崔明珠;劉偉峰
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C08G73/06
• 分類號: C08G73/06;C08G73/02;C08K3/32;C08J3/075;H01G11/26;H01G11/48;H01G11/86
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 翟沖燕

1.一種磷鉬酸/聚合物復合導電水凝膠，其特征在于：所述磷鉬酸/聚合物復合導電水凝膠是在一步原位聚合過程中通過帶負電的磷鉬酸和帶正電的聚合物導電水凝膠通過靜電自組裝作用及物理吸附作用而形成，磷鉬酸納米顆粒均勻的錨定或鑲嵌在相互連接的3D網格結構的聚合物導電水凝膠表面或內部；其中磷鉬酸納米顆粒與聚合物水凝膠的摩爾濃度比范圍為1/70-4/70；所述磷鉬酸納米顆粒大小2nm；所述聚合物導電水凝膠中的聚合物單體為吡咯、苯胺或吲哚；

具體制備方法步驟如下：

（1）磷鉬酸溶液的制備：0.08-1.28 g PMo₁₂粉末、0.05-0.8 g無水氯化鐵、0.06-0.096g交聯劑混合，超聲均勻分散在去離子水中，制備成0.5-8ml混合溶液即可；

（2）聚合物導電水凝膠的制備：21-336 μL聚合物單體溶解在0.25-4 mL溶劑，所述溶劑為異丙醇或水；

（3）磷鉬酸/聚合物復合導電水凝膠的制備：將步驟（1）制備的磷鉬酸混合溶液和步驟（2）制備的聚合物導電水凝膠均置于4℃冰箱中，靜置10-30min，然后將聚合物導電水凝膠迅速加到磷鉬酸混合溶液中，0.5min中內即可得到黑色的磷鉬酸/聚合物復合導電水凝膠；

步驟（1）中所述的交聯劑為TCPP或植酸。

2.根據權利要求1所述的一種磷鉬酸/聚合物復合導電水凝膠，其特征在于：步驟（1）中超聲條件為超聲10-30分鐘。

3.一種如權利要求1所述的磷鉬酸/聚合物復合導電水凝膠在全固態柔性超級電容器中的應用，其特征在于：所述柔性超級電容器為：將磷鉬酸/聚合物復合導電水凝膠配成10mg/mL的分散液，均勻滴涂在柔性基底上，形成1-3 mm厚的無粘合劑的超級電容器電極材料，然后以PVA/H₂SO₄凝膠固體電解質作為固態電解質，刮涂在磷鉬酸/聚合物復合導電水凝膠電極表面，厚度為2-5 mm，制成柔性超級電容器器件。

4.根據權利要求3所述的一種磷鉬酸/聚合物復合導電水凝膠在全固態柔性超級電容器中的應用，其特征在于：所述柔性基底為商業碳布或碳納米管紙，基底厚度為30-100 mm。

5.根據權利要求3所述的一種磷鉬酸/聚合物復合導電水凝膠在全固態柔性超級電容器中的應用，其特征在于：所述PVA/H₂SO₄凝膠固體電解質為H₂SO₄酸性電解質材料、PVA加入到去離子水中，在90-95℃攪拌制得；所述H₂SO₄酸性電解質、PVA以及去離子水的質量比為1:1:10。