一种双网络水凝胶电解质及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公布了一种高强度与高电导率的中性双网络水凝胶电解质及其制备方法和应用。本发明专利技术以具有刚性和水溶性的天然高分子材料作为第一种聚合物网络，以具有柔性和水溶性的合成高分子材料作为第二种聚合物网络，以硫酸盐为中性导电无机盐，采用γ‑射线或电子束辐射聚合交联的制备方法得到含硫酸盐的天然高分子/合成高分子的中性双网络水凝胶电解质。该水凝胶电解质与活性炭电极组装成柔性超级电容器，相比于同种硫酸盐水溶液作为电解质组装成的超级电容器，具有相同的比电容与更优的倍率性能和充放电循环稳定性，另外还拥有非常好的抗压缩和耐压缩性能，以及抗弯折和耐弯折性能。

A double network hydrogel electrolyte and its preparation and Application

The invention discloses a neutral double network hydrogel electrolyte with high strength and high conductivity, the preparation method and application of the neutral double network hydrogel electrolyte. Natural polymer material of the invention with rigid and water-soluble polymer as a first network, based on synthetic polymer materials with flexible and water-soluble polymer as the second network, with the sulfate as neutral conductive inorganic salt, the gamma ray or electron beam irradiation method for preparation of crosslinked polymer / natural polymer containing the synthesis of neutral polymer sulfate double network hydrogel electrolyte. The hydrogel electrolyte and activated carbon electrode assembled flexible super capacitor, super capacitor compared to the same sulfate solution as the electrolyte assembly, with the same capacitance and better rate performance and cycling stability, also has a very good compression resistance and compression resistance and bending and performance. Bending resistance performance.

【技术实现步骤摘要】
一种双网络水凝胶电解质及其制备和应用
本专利技术涉及一种高强度与高电导率的中性双网络水凝胶电解质材料及其制备方法，即利用γ-射线或电子束辐射聚合交联的方法制备得到含硫酸盐的天然高分子/合成高分子双网络水凝胶电解质，以及其作为可弯折和可压缩的柔性超级电容器固体电解质的应用。
技术介绍
随着人们日常生活对能源日益增长的需求，我们迫切需要大力发展高效的能量存储设备，其中超级电容器由于具有使用寿命长和功率密度高等优点而得到广泛的重视。最近研究表明，中性水凝胶电解质在超级电容器中表现出很好的应用前景【QianA,ZhuoK,etal.ACSAppl.Mater.Interfaces,2016,8(50):34455-34463】，其没有液态电解质的漏液问题，有机电解质的易燃问题，以及酸或碱性电解质的腐蚀性问题，极大地提高了设备的安全性。γ-射线或电子束辐射聚合交联法因具有成本低，反应条件温和，操作简单，无需引发剂，易批量化等优点，已被应用于凝胶电解质的合成上【CN104659413A，CN106374139A】。此外，现代的柔性可穿戴能量存储设备要求凝胶电解质具有高的可拉伸性、可压缩性、可弯折本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水凝胶电解质，为中性双网络水凝胶电解质，以具有刚性和水溶性的天然高分子材料作为第一种聚合物网络，以具有柔性和水溶性的合成高分子材料作为第二种聚合物网络，以硫酸盐为中性导电无机盐，采用γ‑射线或电子束辐射聚合交联的方法制备得到。

【技术特征摘要】
1.一种水凝胶电解质，为中性双网络水凝胶电解质，以具有刚性和水溶性的天然高分子材料作为第一种聚合物网络，以具有柔性和水溶性的合成高分子材料作为第二种聚合物网络，以硫酸盐为中性导电无机盐，采用γ-射线或电子束辐射聚合交联的方法制备得到。2.如权利要求1所述的水凝胶电解质，其特征在于，所述天然高分子材料选自下列材料中的一种或多种：琼脂糖、藻酸丙二醇酯、Kappa-角叉菜胶、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、明胶、黄原胶、羟乙基淀粉、羧甲基淀粉、乙酸酯淀粉和树胶。3.如权利要求1所述的水凝胶电解质，其特征在于，所述合成高分子材料选自下列材料中的一种或多种：聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、二烯丙基季铵盐聚合物和聚环氧琥珀酸。4.如权利要求1所述的水凝胶电解质，其特征在于，所述硫酸盐选自下列化合物中的一种或多种：硫酸锂、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铵、硫酸镁、硫酸钙和硫酸锌。5.权利要求1～4任意一项所述水凝胶电解质的制备方法，包括以下步骤：1)配制天然高分子材料、合成高分子材料单体、交联剂和硫酸盐的...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟茂林，林廷睿，石梦妮，黄芙蓉，彭静，李久强，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11