[发明专利]一种凝胶电解质的制备方法及超级电容器的制备方法

说明书

为克服现有超级电容器用凝胶电解质制备工艺存在制备工艺复杂以及制备得到的凝胶电解质离子电导率低和循环性能差的问题，本发明提供了一种凝胶电解质的制备方法，包括以下操作步骤：将PVDF‑HFP溶于NMP/丙酮混合溶剂中，将得到的PVDF‑HFP胶液在平面基板上涂布均匀，分离干燥得到电解质基体；将电解质基体与电解液复合，得到凝胶电解质。同时，本发明提供了一种超级电容器的制备方法。本发明提供的制备方法制备得到的凝胶电解质具有较高的离子电导率和较好的循环性能。

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种凝胶电解质的制备方法及超级电容器的制备方法。

背景技术

超级电容器按照储能机制可分为双电层电容器和赝电容器两种，具有快速充放电、功率密度高等特点，可广泛应用于轨道交通、公共汽车及电动汽车等领域。但是在快速充电过程中，大倍率电流的使用将导致有机液体电解质存在爆破、燃烧等安全隐患，影响超级电容器的广泛使用。

固态电解质是在液态储能器件构型基础上发展起来的一种新型材料体系，针对固态电解质的研究代表了未来储能器件技术发展的前沿方向。在传统的液态电解质储能器件中，电解液泄漏和隔膜穿刺短路是引发安全问题的两大主要原因，固态电解质的应用可有望从根本原因上解决漏液问题，其回收和处理也相对更加环保方便。由于其出色的机械性能，可有效防止隔膜穿刺造成电池短路，可使电池组装在设计上更加灵活，为异型和柔性储能器件的设计制作提供了基础。因此比传统液态储能器件更能满足行业和社会发展的需求，有更好的产业发展前景。

凝胶电解质凭借其离子电导率高、电化学窗口宽、电化学稳定性好等优势，成为固态电解质领域的研究热点。凝胶电解质主要由有机聚合物基质和电解质盐两部分组成，而根据电解质基体种类的不同又可以分为：PEO体系、PAN体系、PMMA体系等几大类。由于PEO体系熔点低，PAN界面相容性差，PMMA机械强度较差等某一方面的缺点，限制了它们大规模的商业化应用。PVDF-HFP由于其热力学稳定性好、机械强度高、安全无毒等特点，造就了较好的综合性能，成为该领域的研究热点。目前制备凝胶电解质的方法主要有相转移法、浇注法、延流法、静电纺丝法等，这些方法存在制备工艺繁杂，制备效率低，生产成本高等缺点，限制了凝胶电解质的应用推广和产业化发展。

另一方面，如何提高凝胶电解质的离子电导率以及采用凝胶电解质的超级电容器的循环性能，也是本领域待解决的技术问题。

发明内容

针对现有超级电容器用凝胶电解质制备工艺存在制备工艺复杂以及制备得到的凝胶电解质离子电导率低和循环性能差的问题，本发明提供了一种凝胶电解质的制备方法及超级电容器的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种凝胶电解质的制备方法，包括以下操作步骤：

将PVDF-HFP溶于NMP/丙酮混合溶剂中，将得到的PVDF-HFP胶液在平面基板上涂布均匀，分离干燥得到电解质基体；

将电解质基体与电解液复合，得到凝胶电解质。

可选的，所述NMP/丙酮混合溶剂中，NMP和丙酮的质量比为(0.5～1.5)：1。

可选的，以所述PVDF-HFP胶液为基准，所述PVDF-HFP的质量百分数为15％～25％。

可选的，所述PVDF-HFP的分子量为40万～45.5万。

可选的，所述平面基板为镀有聚酰亚胺的玻璃板。

可选的，将PVDF-HFP胶液涂布至平面基板后，在常温下干燥36～72h，以形成电解质基体，将电解质基体与平面基板分离，进行真空干燥6h以上以除去NMP/丙酮混合溶剂。