凝胶聚合物电解质、其制备方法及超级电容器技术

本发明专利技术提供一种凝胶聚合物电解质，包括含有相互贯通空隙的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜及吸附于聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜上的电解液，电解液为浓度为0.5mol/L~1.5mol/L的硼酸盐溶液，硼酸盐为四乙基胺四氟硼酸盐、甲基三乙基胺四氟硼酸盐或三甲基乙基胺四氟硼酸盐，电解液的溶剂为乙腈或γ-丁内酯。将该凝胶聚合物电解质应用于超级电容器时，由于电解液吸附于凝胶态的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜上，电解液不易流动，不会发生漏液现象，也不会因为液体沸腾产生大量气体而爆炸，和传统的超级电容器相比，这种采用了凝胶聚合物电解质制备的超级电容器，使用更加安全。本发明专利技术还提供一种凝胶聚合物电解质的制备方法及超级电容器。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种凝胶聚合物电解质，包括含有相互贯通空隙的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜及吸附于聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜上的电解液，电解液为浓度为0.5mol/L~1.5mol/L的硼酸盐溶液，硼酸盐为四乙基胺四氟硼酸盐、甲基三乙基胺四氟硼酸盐或三甲基乙基胺四氟硼酸盐，电解液的溶剂为乙腈或γ-丁内酯。将该凝胶聚合物电解质应用于超级电容器时，由于电解液吸附于凝胶态的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜上，电解液不易流动，不会发生漏液现象，也不会因为液体沸腾产生大量气体而爆炸，和传统的超级电容器相比，这种采用了凝胶聚合物电解质制备的超级电容器，使用更加安全。本专利技术还提供一种凝胶聚合物电解质的制备方法及超级电容器。【专利说明】凝胶聚合物电解质、其制备方法及超级电容器
本专利技术涉及一种凝胶聚合物电解质、其制备方法及超级电容器。
技术介绍
超级电容器又称电化学电容器，其具有快速充放电、寿命长、安全环保等特点，是近几十年随着材料科学的突破而出现的一类新型功率型储能元件，特别是其能满足高动力需求的能量储存，因而备受关注。超级电容器的工作电解质一般为水系电解液或有机电解液。目前常用的液体有机电解液的优点是电导率高，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，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。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有的用于超级电容器的液体电解质的安全性较低问题，提供一种安全性较高的凝胶聚合物电解质、其制备方法及超级电容器。一种凝胶聚合物电解质，包括含有相互贯通空隙的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜及吸附于所述聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜上的电解液，所述电解液为浓度为0.5mol/n.5mol/L的硼酸盐溶液，所述硼酸盐为四乙基胺四氟硼酸盐、甲基三乙基胺四氟硼酸盐或三甲基乙基胺四氟硼酸盐，所述电解液的溶剂为乙腈或Y-丁内酯。在其中一个实施例中，所述聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜与所述电解液的质量比为 100:60^100:30 ο在其中一个实施例中，所述聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜的贯通空隙的孔隙率为 40%~70%。在其中一个实施例中，所述聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜的厚度为50 μ m~200 μ m。一种凝胶聚合物电解质的制备方法，包括如下步骤:在保护气体氛围下，按照lg:1mLlmL的比例将聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯和二甲基甲酰胺混匀，然后超声处理，得到浆料；采用丝网印刷法将所述浆料印刷在一衬底上，真空干燥，剥离后得到含有相互贯通空隙的聚丙烯腈-甲基丙烯 酸甲酯薄膜；在保护气体氛围下，将所述聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜在电解液中浸泡5分钟飞O分钟，其中，所述电解液为浓度为0.5mol/n.5mol/L的硼酸盐溶液，所述硼酸盐为四乙基胺四氟硼酸盐、甲基三乙基胺四氟硼酸盐或三甲基乙基胺四氟硼酸盐，所述电解液的溶剂为乙腈或Y-丁内酯；及将吸附有电解液的所述聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜取出，得到凝胶聚合物电解质。在其中一个实施例中，所述超声处理的时间为10分钟飞O分钟。在其中一个实施例中，所述丝网印刷法中采用200目丝网，丝网印刷法中采用的刷子在印刷时的角度为45°。在其中一个实施例中，所述真空干燥的真空度为0.01MPa，温度为60°C ~100°C，干燥时间为24小时~48小时。一种超级电容器，包括壳体、正极、负极和凝胶聚合物电解质，所述正极、负极和凝胶聚合物电解质收容于所述壳体内，所述凝胶聚合物电解质位于所述正极和负极之间；所述凝胶聚合物电解质包括含有相互贯通空隙的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜及吸附于所述聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜上的电解液，所述电解液为浓度为0.5mol/n.5mol/L的硼酸盐溶液，所述硼酸盐为四乙基胺四氟硼酸盐、甲基三乙基胺四氟硼酸盐或三甲基乙基胺四氟硼酸盐，所述电解液的溶剂为乙腈或Y-丁内酯。上述凝胶聚合物电解质应用于超级电容器时，由于电解液吸附于凝胶态的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜上，电解液不易流动，不会发生漏液现象，也不会因为液体沸腾产生大量气体而爆炸，和传统的超级电容器相比，这种采用了凝胶聚合物电解质制备的超级电容器，使用更加安全。【专利附图】【附图说明】图1为一实施方式的凝胶聚合物电解质的制备方法的流程图。【具体实施方式】 以下通过【具体实施方式】和附图对上述凝胶聚合物电解质、其制备方法及超级电容器进一步阐述。一实施方式的凝胶聚合物电解质，包括含有相互贯通空隙的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯(P(AN-MMA))薄膜及吸附于聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜上的电解液。聚丙烯腈(PAN)具有成膜性较好，膜强度高，电化学稳定窗口宽，在有机电解液中不分解的优点，是性能优良的凝胶聚合物电解质骨架支撑材料。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与液体电解液具有良好的相容性，能够吸附大量的电解液。聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜综合了聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯的优点，是优良的凝胶聚合物电解质的基底材料。聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜与电解液的质量比为100:60~100:30。在吸附电解液之前，聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜的厚度优选为30 μ π-?50 μ m。吸附有电解液后,聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜的厚度为50 μ π-200 μ m。吸附电解液后,聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜的厚度为50 μ π-200 μ m。厚度为50 μ π-200 μ m的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜具有适宜的柔韧性，能卷绕，将其应用于超级电容器时，如需卷绕，不会对聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜造成损伤。吸附电解液后，聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜的厚度仍控制在微米级，使得该凝胶聚合物电解质的厚度较小，有利于使用该凝胶聚合物电解质的锂离子电池朝着轻薄化的方向发展。聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜的贯通空隙的孔隙率为40%~70%，以利于聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜吸附电解液，并保证聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜的机械强度。电解液为浓度为0.5m0l/L~1.5m0l/L的硼酸盐溶液。电解液为浓度为0.5mol/L~l.5mol/L,以保证电解液的离子在聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜中具有合适的迁移率，使得该凝胶电解质具有较好的电导率。硼酸盐为四乙基胺四氟硼酸盐(Et4NBF4)、甲基三乙基胺四氟硼酸盐(MeEt3NBF4)或三甲基乙基胺四氟硼酸盐(Me3EtNBF4),电解液的溶剂为乙腈(AN)或Y-丁内酯(GBL)。上述凝胶聚合物电解质应用于超级电容器时，由于电解液吸附于凝胶态的聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯薄膜上，电解液不易流动，不会发生漏液现象，也不会因为液体沸腾产生大量气体而爆炸，和传统的超级电容器相比，这种采用了凝胶聚合物电解质制备的超级电容器，使用更加安全。上述凝胶聚合物电解质的电解液不易流动，不会发生漏液现象，使得凝胶聚合物电解质较为稳定，其化学性能和电化学性能较为稳定，使得使用该凝胶聚合物的超级电容器具有较稳定的性能。请参阅图1，一实施方式的凝胶聚合物电解质的制备方法，包括如下步骤:步骤SllO:在保护气体氛围下，按照lg:1mLlmL的比例将聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯和二甲基甲酰胺混匀，然后超声处理，得到浆料。保护气体为氮气、氩气、氦气等惰性气体。混合聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凝胶聚合物电解质，其特征在于，包括含有相互贯通空隙的聚丙烯腈‑甲基丙烯酸甲酯薄膜及吸附于所述聚丙烯腈‑甲基丙烯酸甲酯薄膜上的电解液，所述电解液为浓度为0.5mol/L~1.5mol/L的硼酸盐溶液，所述硼酸盐为四乙基胺四氟硼酸盐、甲基三乙基胺四氟硼酸盐或三甲基乙基胺四氟硼酸盐，所述电解液的溶剂为乙腈或γ‑丁内酯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，刘大喜，袁新生，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