[发明专利]一种固态聚合物电容器及其制备方法

说明书

本发明公布了一种固态聚合物电容器及其制备方法。发明的固态聚合物电容器包括正极，电解质，隔膜和负极，电解质为聚合物电解质，包括溶剂，聚合单体和锂盐。该方法可控性强、操作简便、价格低廉具有很好的应用前景。该方法得到的固态聚合物电容器具有较高的能量密度和循环稳定性。

技术领域：

本发明属于能量存储器件制造领域，涉及一种新型的固态聚合物电容器及其制备工艺。

背景技术：

目前环境污染日益严峻，化石燃料日益匮乏，发展清洁，便宜及安全的储能技术显得尤为重要。随着混合动力汽车的兴起，超级电容器以其较高功率密度、好的循环寿命、较大的容量、较快的放电过程、较宽的工作温度范围得到越来越多的重视，但是液态电容器存在电解液的泄露，遇明火发生燃烧或爆炸等安全问题，从而限制了柔性电容器的发展。固态电容器中用相对安全的固态电解质取代了可燃性电解液，解决了液态电容器中的安全问题。并且具有一定柔韧性，甚至透明的聚合物电解质还可以实现透明电容器的形状多样性及柔性器件的制备。然而由于聚合物电解质的机械强度和高电导率之间的矛盾使得现有的很多固态聚合物电容器在各种弯曲变形下很难维持原来优异的电化学性能。因此设计适用于固态电容器并且同时兼具高离子电导和柔韧性的聚合物电解质显得尤为重要。

本发明巧妙的通过原位聚合物的方法设计了一种新型的固态聚合物电容器，该聚合物电解质兼具高的离子电导率的同时又具有突出的机械柔韧性。在解决传统液态电容器电解液泄露的同时，赋予该固态电容器优异的柔韧性，使实现安全的柔性储能器件成为可能。

发明内容：

本发明提供一种新型的固态聚合物电容器，其特征包括由活性物质，导电添加剂和粘结剂组成的正极，由溶剂、聚合物单体和锂盐组成的聚合物电解质，隔膜以及负极。

所述溶剂包括二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、乙腈(ACN)、二氯甲烷(DCM)、乙二醇二甲醚(DME)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、螺环四氟硼酸季铵盐(SBP-BF₄)、1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(Rmim-BF₄，R＝C1,C2,C4)、四乙基胺四氟硼酸盐、四甲基胺四氟硼酸盐、三甲基-乙基胺四氟硼酸盐、四丁基胺四氟硼酸盐中的一种或几种，优选四乙基胺四氟硼酸盐、四甲基胺四氟硼酸盐、三甲基-乙基胺四氟硼酸盐、四丁基胺四氟硼酸盐中的一种或几种；溶剂所占的体积分数为10％-90％。优选地，为20％-50％。

所述的单体选自至少含有一个氧原子的环状醚类有机物。优选地，所述环状醚类有机物选自至少含有1个氧原子的C2～C20环烷烃或至少含有1个氧原子的C3～C20环烯烃。优选地，所述环烷烃醚类有机物选自至少含有1个氧原子的(CH₂)_nO_m单环烷烃、C_nH_2n-2O_m螺环或桥环烷烃，其中，2≤n≤20，1≤m≤6。优选地，2≤n≤12，1≤m≤3。单体所占的体积分数为10％-90％，优选为50％-80％。

优选地，所述含有1个氧原子的(CH₂)_nO_m单环烷烃有机物为所述含有2个氧原子的(CH₂)_nO_m单环烷烃有机物为所述含有3个氧原子的(CH₂)_nO_m单环烷烃有机物为

优选地，所述C_nH_2n-2O_m桥环烷烃醚类有机物选自含有1个氧原子的含有2个氧原子的含有3个氧原子的

优选地，所述C_nH_2n-2O_m螺环烷烃醚类有机物选自含有1个氧原子的含有2个氧原子的含有3个氧原子的