凝胶聚合物电解质及其制备方法、超级电容器及其应用技术

本发明专利技术公开了一种凝胶聚合物电解质及其制备方法、超级电容器及其应用。该凝胶聚合物电解质制备方法包括配制含PEO聚合物的粘稠液体、流延制备凝胶聚合物电解质膜和浸渍吸附电解液步骤。超级电容器含有该凝胶聚合物电解质。本发明专利技术凝胶聚合物电解质制备方法工艺简单，技术成熟，成品率和效率高，有效降低了生产成本。该方法制备的凝胶聚合物电解质的机械强度和导电率高。含有凝胶聚合物电解质的超级电容器成品率高，生产成本低，具有优异的电化学性能，扩大了超级电容器的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种凝胶聚合物电解质及其制备方法、超级电容器及其应用。该凝胶聚合物电解质制备方法包括配制含PEO聚合物的粘稠液体、流延制备凝胶聚合物电解质膜和浸渍吸附电解液步骤。超级电容器含有该凝胶聚合物电解质。本专利技术凝胶聚合物电解质制备方法工艺简单，技术成熟，成品率和效率高，有效降低了生产成本。该方法制备的凝胶聚合物电解质的机械强度和导电率高。含有凝胶聚合物电解质的超级电容器成品率高，生产成本低，具有优异的电化学性能，扩大了超级电容器的应用范围。【专利说明】凝胶聚合物电解质及其制备方法、超级电容器及其应用
本专利技术属于电化学电源
，具体涉及一种凝胶聚合物电解质及其制备方法、超级电容器及其应用。
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。水系电解液的分解电压低，因而研究较少。目前广泛使用的有机液体电解质的优点是电导率高，但是由于含有易燃、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。目前，为了克服有机液体电解液的上述缺陷，本领域开发出固态凝胶聚合物电解质。该固态聚合物电解质因具有安全、无泄漏、漏电流小、可任意形状化等优点而被研究者们所重视和应用。但是固态聚合物电解质室温下电导率较低(10-5?10-4S/Cm)，不能满足锂离子电池大电流充放电的特性，导致其应用受到限制。为了克服固态聚合物电解质电导率低的缺陷，当前出现了凝胶聚合物电解质，该凝胶聚合物电解质具有液态电解质和固态电解质的优点，能改善固态聚合物电解质的导电性能和提高液体电解质的安全性能。但是凝胶聚合物电解质存在一严重缺陷是其机械强度低，因此，制约了该凝胶聚合物电解质的产业化生产，导致现有凝胶聚合物电解质的生产成本高。目前主要通过共聚、接枝生成交联共聚物、掺杂纳米金属氧化物等手段能够在一定程度上提高聚合物电解质的机械强度。但是，效果并不是很理想，电池成品率不高。另外，现有的凝胶聚合物电解质对导电性能改善有限，不能很好的满足市场日益扩大的需求和应用范围。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种机械强度和导电率高，成本低的凝胶聚合物电解质及其制备方法。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种包括凝胶聚合物电解质的超级电容器及其应用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下:一种凝胶聚合物电解质制备方法，包括如下步骤:将PEO聚合物与有机增塑剂配制成粘稠液体；将所述粘稠液体涂覆在隔膜上，经流延成膜后，真空干燥，得到凝胶聚合物电解质膜；在干燥惰性气体的保护下，将所述凝胶聚合物电解质膜置于浓度为0.5?2.0mol/L的季铵盐离子液体电解液中浸溃5?60min,取出得到的所述凝胶聚合物电解质。以及，一种凝胶聚合物电解质，所述凝胶聚合物电解质由上述凝胶聚合物电解质制备方法制备而成。以及，一种超级电容器，所述超级电容器包括上述的凝胶聚合物电解质。以及，上述的超级电容器在移动终端产品、电动汽车、电网、通信设备或/和电动工具中的应用。上述凝胶聚合物电解质的制备方法采用PEO聚合物为基底，隔膜作为加强层而制备出凝胶聚合物电解质膜，有效增强了凝胶聚合物电解质膜的机械强度，同时有效提高了该凝胶聚合物电解质膜吸收电解质的能力，将凝胶聚合物电解质膜浸溃电解质中后，能有效的将电解质吸收并保留在该凝胶聚合物电解质膜中，从而有效的提高了该凝胶聚合物电解质的导电性能。另外，该凝胶聚合物电解质的制备方法，只需将含有聚合物粘稠液体涂覆在隔膜上，并经流延制膜，吸附电解质即可，其工艺简单，技术成熟，成品率和效率高，有效降低了生产成本。上述超级电容器由于采用上述方法制备的凝胶聚合物电解质，由于该凝胶聚合物电解质具有高的导电率，从而有效提高了超级电容器电化学性能，如高倍率充放电性能。该凝胶聚合物电解质具有的高机械性能和低生产成本，有效提高了该超级电容器的成品率，降低了超级电容器的生产成本，从而使得该超级电容器能实现产业化生产。正是由于该超级电容器具有优异的电化学性能，从而有效扩大了上述超级电容器的应用范围。将该超级电容器在移动终端产品、电动汽车、电网、通信设备或/和电动工具中应用时，该超级电容器能起到储能和快速充放电的作用。【专利附图】【附图说明】图1是专利技术实施例凝胶聚合物电解质的制备方法工艺流程图；图2是专利技术实施例1制备的超级电容器在lA/g恒电流下充放电曲线图。【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，以下结合附图及实施例，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了一种工艺简单的凝胶聚合物电解质制备方法。该凝胶聚合物电解质的制备方法工艺流程如图1所示，其包括如下步骤:步骤S01.配制含PEO聚合物的粘稠液体:将PEO聚合物与有机增塑剂配制成粘稠液体；步骤S02.流延制备凝胶聚合物电解质膜:将步骤SOl中制备的粘稠液体涂覆在隔膜上，经流延成膜后，真空干燥，得到凝胶聚合物电解质膜；步骤S03.浸溃吸附电解液:在惰性气体的保护下，将所述凝胶聚合物电解质膜置于浓度为0.5?2.0mol/L的季铵盐离子液体电解液中浸溃5?60min，取出得到的所述凝胶聚合物电解质。具体地，上述步骤SOl中的PEO聚合物与有机增塑剂的质量比优选为1:5?1:20，其中，有机增塑剂优选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙腈(AN)、四氢呋喃(THF)、N, N-二甲基甲酰胺(DMF)中的一种或两种以上。该PEO聚合物与有机增塑剂的优选配比，能使PEO聚合物溶解在有机增塑剂中并配制均匀分散且稳定的粘稠液体，将该粘稠液体进行下步流延处理时，能使得该含有PEO聚合物粘稠液体均匀涂布在隔膜上，使得形成的凝胶聚合物电解质膜厚度均匀，浸湿和吸附电解液能力均衡。PEO聚合物经该优选的有机增塑剂溶解后获得的粘稠液体为无色透明。当然，本申请还可以用其他本领域公知的能溶解PEO聚合物的有机增塑剂。优选地，作为本专利技术优选实施例，该步骤SOl中配制含PEO聚合物的粘稠液体优选在干燥惰性的气体保护的环境中进行，具体的方法为:在干燥惰性的气体保护下，将PEO聚合物与有机增塑剂按照质量比为1:5?1:20进行混合，并伴随搅拌工序搅拌I?10小时，使得PEO聚合物完全溶解，以形成均匀稳定的透明粘稠液体。在该实施例中，含PEO聚合物的粘稠液体的配制在干燥惰性的气体保护的环境中进行的目的是为了防止空气中的水分被含PEO聚合物的粘稠液体吸附，从而影响该粘稠液体的稳定性能和流延成膜后得到凝胶聚合物电解质膜的性能。上述步骤S02中，将步骤SOl中配制含粘稠液体涂覆在隔膜上的方式可以采用浇注等方式，当然还可以采用本领域公知的其他方式将粘稠液体涂覆在隔膜上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凝胶聚合物电解质制备方法，包括如下步骤：将PEO聚合物与有机增塑剂配制成粘稠液体；将所述粘稠液体涂覆在隔膜上，经流延成膜后，真空干燥，得到凝胶聚合物电解质膜；在干燥惰性气体的保护下，将所述凝胶聚合物电解质膜置于浓度为0.5～2.0mol/L的季铵盐离子液体电解液中浸渍5～60min，取出得到的所述凝胶聚合物电解质。

【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，
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：广东;44