[发明专利]凝胶聚合物电解质及其制备方法、超级电容器及其应用

说明书

技术领域

本发明属于电化学电源技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

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渍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渍电解质中后，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。

附图说明

图1是发明实施例凝胶聚合物电解质的制备方法工艺流程图；

图2是发明实施例1制备的超级电容器在1A/g恒电流下充放电曲线图。

具体实施方式