聚合物电解质及其制备方法、超级电容器及应用技术

本发明专利技术适用于新材料领域，提供了一种聚合物电解质及其制备方法、超级电容器及应用。本发明专利技术聚合物电解质，含有活性填料、聚甲基丙烯酸甲酯、有机离子液体电解液；其中，活性填料和聚甲基丙烯酸甲酯重量之比为3~20：100。本发明专利技术聚合物电解质，包括聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜，该聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜上附着有大量的有机离子液体电解液，通过活性填料的“桥接”作用，使有机离子液体电解液与聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜之间电连接效果显著增加，实现本发明专利技术聚合物电解质的导电率明显提高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术适用于新材料领域，提供了一种聚合物电解质及其制备方法、超级电容器及应用。本专利技术聚合物电解质，含有活性填料、聚甲基丙烯酸甲酯、有机离子液体电解液；其中，活性填料和聚甲基丙烯酸甲酯重量之比为3~20：100。本专利技术聚合物电解质，包括聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜，该聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜上附着有大量的有机离子液体电解液，通过活性填料的“桥接”作用，使有机离子液体电解液与聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜之间电连接效果显著增加，实现本专利技术聚合物电解质的导电率明显提高。【专利说明】聚合物电解质及其制备方法、超级电容器及应用
本专利技术属于新材料领域，尤其涉及一种聚合物电解质及其制备方法、超级电容器及应用。
技术介绍
超级电容器是一种介于充电电池和电容器之间的新型能源器件，具有体积小、容量大、充电速度快、循环寿命长、放电效率高、工作温度范围宽、可靠性好和无污染免维护等优点，是一种新型、高效、实用的能量储存装置，因而被广泛应用于军事领域、移动通讯装置、计算机、以及电动汽车的混合电源等。超级电容器工作电解质分为水系电解液、有机液体电解液和聚合物电解质。目前，广泛使用的液体电解质具有电导率高的优点，但是由于其含有易燃、易挥发的有机溶剂，其在充放电过程中释放出可燃气体，特别是在某些非常规工作条件下(如大功率充放电、过充过放等)产生大量热会加速气体的产生，导致电池内压增高，气体泄漏，甚至起火爆炸，因而存在严重的安全隐患。聚合物电解质超级电容器因具有安全、无泄漏、漏电流小等优点而被研究者们所重视。但是，目前所制备的聚合物电解质存在导电率低的问题，影响了聚合物电解质的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种聚合物电解质，解决现有技术所制备的聚合物电解质导电率低的技术问题；以及该聚合物电解质其制备方法、超级电容器及应用。本专利技术是这样实现的， 一种聚合物电解质，含有活性填料、聚甲基丙烯酸甲酯、有机离子液体电解液；其中，活性填料和聚甲基丙烯酸甲酯重量之比为3~20:100。以及，一种聚合物电解质制备方法，包括如下步骤:将聚甲基丙烯酸甲酯加入至有机溶剂中搅拌混合，再按照活性填料和聚甲基丙烯酸甲酯重量之比为3~20:100加入活性填料，将温度调整至3(T50°C，搅拌得到浆料；将该浆料涂覆于基底上，真空干燥得到聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜；惰性气氛中将该聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜浸泡于摩尔浓度为0.5^1.5mol/L的有机离子液体电解液中10-60分钟，得到聚合物电解质。 本专利技术还提供一种超级电容器，该超级电容器包括上述的凝胶聚合物电解质。本专利技术进一步提供上述超级电容器在通讯设备、计算机、电动汽车和/或军事领域中的应用。本专利技术聚合物电解质，包括聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜，该聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜上附着有大量的有机离子液体电解液，通过活性填料的“桥接”作用，使有机离子液体电解液与聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜之间电连接效果显著增加，实现本专利技术聚合物电解质的导电率明显提高。本专利技术聚合物电解质制备方法，通过向含聚甲基丙烯酸甲酯的有机溶液中加入活性填料并搅拌，最终实现所制备的聚甲基丙烯酸甲酯膜具有大量微孔，一方面能够大大增加有机离子液体电解液在聚甲基丙烯酸甲酯膜上的附着数量，另一方面由于活性填料具有良好的导电性能，使得有机离子液体电解液和聚甲基丙烯酸甲酯膜之间的电连接效果显著增加，有效地提高了本专利技术聚合物电解质的导电率。本专利技术超级电容器通过使用上述聚合物电解质，通过聚合物电解质导电率的明显增加，实现其储能性能显著增加。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种聚合物电解质，含有活性填料、聚甲基丙烯酸甲酯、有机离子液体电解液；其中，活性填料和聚甲基丙烯酸甲酯重量之比为3?20:100。该聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的重均分子量优选为3万?30万。通过选用该分子量的聚甲基丙烯酸甲酯，有利于活性填料更均匀的掺杂于其中，同时具有更好地成膜性。该活性填料优选为碘化银(AgI)、铝酸锂(LiAlO2)、氮化锂(Li3N)或十二硫二磷锗十锂(LiltlGeP2S12)中的一种，该活性填料和聚甲基丙烯酸甲酯重量之比为3?20:100，该活性填料的粒径为100?5000纳米。该有机离子液体电解液包括第一组分和第二组分，第一组分选自四乙基胺四氟硼酸盐(Et4NBF4)或甲基三乙基胺四氟硼酸盐(MeEt3NBF4),该第二组分选自Y-丁内酯(GBL)、乙腈(AN)或碳酸丙烯酯(PC)中的一种；也即，该有机离子液体电解液中以四乙基胺四氟硼酸盐或甲基三乙基胺四氟硼酸盐为溶质，以Y-丁内酯、乙腈或碳酸丙烯酯中的一种为溶剂。该有机离子液体电解液包括以下种类:第一组分:四乙基胺四氟硼酸盐，第二组分:乙腈；第一组分:甲基三乙基胺四氟硼酸盐，第二组分:乙腈；第一组分:四乙基胺四氟硼酸盐，第二组分:碳酸丙烯酯；第一组分:甲基三乙基胺四氟硼酸盐，第二组分:碳酸丙烯酯；第一组分:四乙基胺四氟硼酸盐，第二组分:Y-丁内酯；第一组分:甲基三乙基胺四氟硼酸，第二组分:和Y-丁内酯。本专利技术聚合物电解质，包括聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜，该聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜上附着有大量的有机离子液体电解液，通过活性填料的“桥接”作用，使有机离子液体电解液与聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜之间电连接效果显著增加，实现本专利技术聚合物电解质的导电率明显提高。本专利技术实施例还提供一种聚合物电解质制备方法，包括如下步骤:步骤SOl，制备浆料:将聚甲基丙烯酸甲酯加入至有机溶剂中搅拌混合，再按照活性填料和聚甲基丙烯酸甲酯重量之比为3?20:100加入活性填料，将温度调整至3(T50°C，搅拌得到浆料；步骤S02，制备聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜:将所述浆料涂覆于基底上，真空干燥得到聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜；步骤S03，制备聚合物电解质:惰性气氛中将所述聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜浸泡于摩尔浓度为0.5^1.5mol/L的有机离子液体电解液中10-60分钟，得到聚合物电解质。步骤SOl中，该聚甲基丙烯酸甲酯、活性填料和前述的相同，在此不重复阐述。该有机溶剂优选为N-甲基吡咯烷酮、乙腈或四氢呋喃中的一种或以上，该聚甲基丙烯酸甲酯和该有机溶剂的质量比为1:4~1: I。将PMMA加入至有机溶剂后，通过搅拌使PMMA溶解、均匀的分散于有机溶剂中；再加入该活性填料，加入活性填料后将体系温度调整至3(T50°C，搅拌使活性填料均匀地分散在含PMMA的有机溶剂中，实现活性填料和PMMA充分均匀掺杂。搅拌均匀后得到浆料，该浆料中包括PMMA、活性填料和有机溶剂。步骤S02中，将步骤SOl得到的浆料均匀地涂覆在基底上，该基底优选为玻璃基板，然后将涂覆有浆料的基底放置于真空干燥箱中，在温度为7(T10(TC条件下真空干燥，干燥时压强等于0.01MPa0通过干燥处理，得到聚甲基丙烯酸甲酯膜，该聚甲基丙烯酸甲酯膜的厚度为50-200微米；由于该涂覆有浆料的基底中的有机溶剂在干燥过程中挥发，形成气体逃逸，使聚甲基丙烯酸甲酯膜中存在大量的微孔及通道，其孔隙率为30%飞0%。同时，上述微孔及通道的壁上，存在大量的活性填料粒子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，刘大喜，王要兵，钟玲珑，
申请(专利权)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技术有限公司，深圳市海洋王照明工程有限公司，
类型：发明
国别省市：