[发明专利]凝胶聚合物电解质、其制备方法及超级电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种凝胶聚合物电解质、其制备方法及超级电容器。

背景技术

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。

发明内容

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/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。

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。

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50μm~200μm。

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1g:1mL~3mL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~60分钟，其中，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；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~60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℃~100℃，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/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。

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。

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。