[发明专利]凝胶电解液前驱体及其在制备超级电容器方面的应用

说明书

本发明属超级电容器制备领域，尤其涉及凝胶电解液前驱体及其在制备低内阻准固态超级电容器方面的应用，凝胶电解液前驱体包括凝胶因子、电解质盐及电解质溶剂；所述凝胶因子包括凝胶单体和引发剂。低内阻准固态超级电容器方面的制备包括以下步骤：（1）将正、负极片以及隔离膜组装成裸电芯之后，入壳，得到待注液电芯；（2）将凝胶电解液前驱体真空注入电芯后封口，放置2～5h，在65～75℃下加热2～5h,引发凝胶单体聚合；（3）产品化成，并对制得的低内阻准固态超级电容器进行性能测试。本发明低内阻准固态超级电容器具有电导率高，内阻低，循环及安全性能理想等特点。

技术领域

本发明属超级电容器制备领域，尤其涉及凝胶电解液前驱体及其在制备低内阻准固态超级电容器方面的应用。

背景技术

超级电容器(双电层电容器)是近年来发展起来的一种高能量电能存储装置,具有高功率密度、高循环寿命、可快速冲放电和对环境无污染等优点,被广泛应用于电机调节器、传感器、微机存储器的后备电源，机动车辆的启动装置、新能源汽车、城市轨道交通系统，智能电网系统以及风力发电和太阳能发电系统等洁净能源系统，因而受到关注。

随着储能领域日新月异的发展，对超级电容器也提出了更高的要求：更高的能量密度、更高的功率密度和更好的安全性能。

为解决超级电容器中液态电解质易污染、易泄露、危害人体健康等潜在危险，将全固态聚合物电解质或者聚合物凝胶电解质应用于超级电容器中，制成稳定性更高的全固态超级电容器或准固态超级电容器，是目前提高超级电容器安全性能的有效方法。

准固态超级电容器作为新型储能设备得到了广泛关注，而凝胶电解质是其中的关键技术材料。为了实现准固态超级电容器快速充放电和高稳定性的需求，发展兼具高离子电导率、优良机械强度和保液性能等诸多优势的新型凝胶电解质，是当前该领域的重要科学问题。

凝胶电解质体系是将游离态的溶剂分子固定在高分子凝胶骨架之中，不存在或较少存在游离态的溶剂，因而减少了电解液渗漏的风险，有效降低了电解液对整个系统的腐蚀性和可燃性隐患，进而提高了电容器的安全性能。

但是，采用凝胶电解质的超级电容器也有其缺点：电解液不能充分润湿极片的活性材料，且其自身的电解质的导电性比液态电解液差，致使离子不能在正极与负极间充分的自由迁移，影响双电层的快速形成，从而使得容量下降，大电流充放电性能和低温充放电性能也会被恶化，不能满足应用需求。

另外，凝胶的不均匀性和活化过程中电容器的产气，会导致正极或负极与凝胶电解质间的界面变差，可能使得部分活性材料失效，从而使得电容器的容量和寿命难以达到设计目标。

近年来，有多项中国专利申请提出了超级电容器相关的凝胶电解液的制备方法，例如申请号为：02104183.0、名称为：采用凝胶聚合物电解质的聚合物超级电容器及其制作方法的专利申请；申请号为：02809248.1、名称为：聚合物凝胶电解质组合物、聚合物凝胶电解质以及由该电解质制得的二次电池和双层电容器的专利申请；申请号为：201310044038.4、名称为：离子液凝胶电解质体系和含该体系的超级电容器的专利申请；申请号为：200910048961.9、名称为：基于聚丙烯酰胺凝胶电解质的碳基超级电容器及制备方法的专利申请；申请号为：201910337106.3、名称为：用于超级电容器的纤维素基离子凝胶电解质的制备方法的相关专利申请。虽然这些方法制备的凝胶电解液较好地实现了液体电解液的凝胶化，但与现有液态电解液超级电容器相比电导率低、内阻大，采用相应的凝胶电解液的超级电容器的性能仍不能很好的达到设计目标，不能完全满足应用需求。

因此，如何提供一种高电导率、低内阻的准固态超级电容器的制备方法，并且制造工艺简单，易于与现有液态超级电容器制备工艺进行衔接，同时具备优良的电化学性能和安全性能，成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种成本低廉，粘度可调，可适合灌注工艺，易于实现规模化生产的凝胶电解液前驱体。