基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液及其制备方法技术

基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，由溶液体系Ⅰ和溶液体系Ⅱ在UV光的引发下聚合得到，溶液体系Ⅰ和溶液体系Ⅱ的比例为1:4‑4:1；溶液体系Ⅰ为水系电解液也可以是非水系电解液，并且溶液体系Ⅰ中含有占溶液体系Ⅰ质量百分数5%‑20%的纳米Al₂O₃；溶液体系Ⅱ包括85%~95%的单体、2%‑10%的交联剂和0.1%‑10%的光引发剂，单体为含有羟基、碳碳双键类的功能基团的能够器聚合反应或者缩聚反应的高分子化合物。本发明专利技术的掺杂凝胶电容器电解液的电导率能够达到，比没有添加纳米Al₂O₃的凝胶电解液的电导率提高近50%。

Light curing doped gel capacitor electrolyte and preparation method thereof

The doped gel capacitor electrolyte based on light curing, the solution I and II in the solution system caused by UV light polymerization, solution I and II solution ratio of 1:4 4:1; 1 for aqueous electrolyte solution can also be a nonaqueous electrolyte solution, and solution of containing solution for I 5% mass fraction of nano Al 20% O; II solution system including 85%~95% monomer, crosslinking agent and the 2% 10% 0.1% 10% light initiator, monomer to polymer for polymerization or polycondensation of functional groups containing hydroxyl group and the carbon carbon double bond. The conductivity of doped gel capacitor electrolyte of the invention can reach nearly 50%, improve the specific conductivity of gel electrolyte without the addition of nano Al O.

【技术实现步骤摘要】
基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液及其制备方法
本专利技术涉及一种铝电解电容器的电解液，尤其涉及一种基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液。
技术介绍
电解质是铝电解电容器重要的组成之一，铝电解电容器根据电解质形态可分为液态铝电解电容和固态铝电解电容器两类，现在还出线了半液半固的凝胶电解液；然而这种电解液由于聚合物的存在使得电解液导电率低，不能够满足市场需要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种导电率高，并且电解液阻抗小的基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，由溶液体系和溶液体系在UV光的引发下聚合得到，所述溶液体系和溶液体系的比例为1:4-4:1；所述溶液体系为水系电解液也可以是非水系电解液，并且溶液体系中含有占溶液体系质量百分数5%-20%的纳米Al2O3；所述溶液体系包括85%~95%的单体、2%-10%的交联剂和0.1%-10%的光引发剂，所述单体为含有羟基、碳碳双键类的功能基团的能够器聚合反应或者缩聚反应的高分子化合物；所述光引发剂包括photoinitiator184、photoinitiator907、photoinitiator1173、photoinitiator369和二苯基乙酮的一种或多种。上述的基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，优选的，所述纳米Al2O3的占溶液体系质量百分数的10%。上述的基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，优选的，所述交联剂包括甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯和甲基丙烯酸甲酯的一种或多种。上述的基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，优选的，所述单体包括丙烯酸、聚丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯和甲基丙烯酸乙酯的一种或多种。上述的基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，优选的，所述溶液体系还包括65%-80%的溶剂、8%-25%的主溶质、2%-20%的副溶质和0.5%-10%的PH调节剂，所述溶剂包括醇类溶剂、酯类溶剂和醚类溶剂的一种或多种，所述主溶质包括辛二酸、癸二酸、壬二酸、1,6-癸烷二羧酸、马来酸铵、马来酸氢铵和苯甲酸铵的一种或多种；所述副溶质包括乙二酸、丙二酸、己二酸、己二酸铵、水杨酸、水杨酸铵、谷氨酸和谷氨酰胺的一种或多种。上述的基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，优选的，所述PH调节剂包括乙二胺、三乙胺、三乙醇胺和植酸的一种或多种。上述的基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，优选的，所述醇类溶剂包括乙二醇、正丁醇、丙三醇、一缩二乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇和二甘醇的一种或多种；所述子类溶剂包括γ-丁内酯、δ-戊内酯、碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯的一种或多种；所述醚类溶剂包括乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二甘醇单丁醚、乙二醇二甲醚和正丁醚的一种或多种。一种基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，1）制备溶液体系和溶液体系，并将溶液体系和溶液体系按照1:4-4:1的比例搅拌混合均匀，搅拌时间为10-30分钟，1.1)溶液体系的配制，将所选用的溶剂混合加热到90-120摄氏度，加入所选用的主溶质和副溶质，在110-140摄氏度保温30-60分钟，冷却到100摄氏度后，加入添加剂，并且冷却至室温；1.2）在常温下加入纳米Al2O3，并且在超声波下振荡30-60分钟，使得纳米Al2O3扩散均匀；1.3）将所选用的单体和交联剂依次加入到配液槽中，混合搅拌均匀后，加入引发剂，搅拌30-50分钟；2)在UV灯的照射下，将溶液体系和溶液体系，进行固化。本专利技术采用的是自由基聚合光引发剂中的裂解型光引发剂，即引发剂分子吸收光能后，跃迁至激发单线态，经系间窜跃到激发三线态，在其激发单线态或三线态，分子结构呈不稳定状态，其中弱键会发生均裂产生初级活性自由基，引发聚合。光引发剂分子吸收光能后，由基态变成激发态分子发生NorrishΙ反应，羰基和相邻碳原子之间的共价键拉长、弱化、断裂、生成初级自由基。X-Y-------(X…Y)`-------X`+Y`光引发剂吸收UV灯的波长后释放初级自由基从而引发单体发生自由基链式聚合反应，活性自由基与不饱和官能团反应形成新的分子结构时，中心碳原子上可形成叔碳自由基，其能使原来的加成反应逆向进行或裂解聚合物原始的交联结构，再生成一个以碳原子为中心的自由基，即可逆加成、加成物断裂以及链转移反应。整个过程类都是一个双键打开和另一个双键的生成，在通过添加交联剂使得交联剂的官能基团与树脂聚合物交联链发生自由基介导的聚合反应，促使聚合物网状结构的交联链重新排列，使得原先的聚合收缩应力得以释放，且反应发生在整个聚合反应的过程中，从而得到交联密度适中，力学性能良好的凝胶态电解质。本专利技术中，纳米Al2O3能够提高凝胶聚合物电解液离子的迁移能力。一方面纳米Al2O3通过表面Lewis酸与共聚物链及铵盐的发生作用，削弱聚合物链及铵盐中原子与铵离子之间的作用力，释放出较多的铵离子使其的迁移能力提高；另一方便，纳米Al2O3作为聚合物链上的交联部分，降低了聚合物链的结晶度，加强了聚合物的链段运动，从而提高凝胶聚合物电解液离子的迁移数和离子的电导率，本专利技术的掺杂凝胶电容器电解液的电导率能够达到，比没有添加纳米Al2O3的凝胶电解液的电导率提高近50%。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合较佳的实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。实施例基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，由溶液体系和溶液体系在UV光的引发下聚合得到，所述溶液体系和溶液体系的比例为1:4-4:1；所述溶液体系为水系电解液也可以是非水系电解液，并且溶液体系中含有占溶液体系质量百分数5%-20%的纳米Al2O3；所述溶液体系包括85%~95%的单体、2%-10%的交联剂和0.1%-10%的光引发剂，所述单体为含有羟基、碳碳双键类的功能基团的能够器聚合反应或者缩聚反应的高分子化合物；所述光引发剂包括photoinitiator184、photoinitiator907、photoinitiator1173、photoinitiator369和二苯基乙酮的一种或多种。本专利技术中,纳米Al2O3的占溶液体系质量百分数最优为10%。本专利技术中,交联剂包括甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯和甲基丙烯酸甲酯的一种或多种。本专利技术中,单体包括丙烯酸、聚丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯和甲基丙烯酸乙酯的一种或多种。本专利技术中,溶液体系还包括65%-80%的溶剂、8%-25%的主溶质、2%-20%的副溶质和0.5%-10%的PH调节剂，所述溶剂包括醇类溶剂、酯类溶剂和醚类溶剂的一种或多种，所述主溶质包括辛二酸、癸二酸、壬二酸、1,6-癸烷二羧酸、本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，其特征在于：由溶液体系

【技术特征摘要】
1.基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，其特征在于：由溶液体系和溶液体系在UV光的引发下聚合得到，所述溶液体系和溶液体系的比例为1:4-4:1；所述溶液体系为水系电解液也可以是非水系电解液，并且溶液体系中含有占溶液体系质量百分数5%-20%的纳米Al2O3；所述溶液体系包括85%~95%的单体、2%-10%的交联剂和0.1%-10%的光引发剂，所述单体为含有羟基、碳碳双键类的功能基团的能够器聚合反应或者缩聚反应的高分子化合物；所述光引发剂包括photoinitiator184、photoinitiator907、photoinitiator1173、photoinitiator369和二苯基乙酮的一种或多种。2.根据要求1所述的基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，其特征在于：所述纳米Al2O3的占溶液体系质量百分数的10%。3.根据权利要求1所述的基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，其特征在于：所述交联剂包括甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯和甲基丙烯酸甲酯的一种或多种。4.根据权利要求1所述的基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，其特征在于：所述单体包括丙烯酸、聚丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯和甲基丙烯酸乙酯的一种或多种。5.根据权利要求1所述的基于光固化的掺杂凝胶电容器电解液，其特征在于：所述溶液体系还包括65%-80%的溶剂、8%-25%的主溶质、2%-20%的副溶质和0.5%-10%的PH调节剂，所述溶剂包括醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾明，艾亮，殷宝华，黄家奇，黎际宇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43