[发明专利]一种高强度自修复聚电解质复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度自修复聚电解质复合材料的制备方法，属于电解质技术领域。本发明以聚丙烯胺盐酸盐为芯材，以碳酸钙为壁材，制备高强度自修复聚电解质复合材料，由于微胶囊是一种球形的载体，它可以全方位无死角的与潜在损伤接触，这样可以提高触发的成功率，另外胶囊的尺寸可以根据研究需要进行设计满足不同的要求，所以把修复剂放入微胶囊中是一种良好的包裹手段，聚丙烯胺盐酸盐可以通过毛细管虹吸现象迁移至破裂处，填充裂纹，形成良好的粘接，从而完成修复，使聚电解质具有良好的自修复效果，并且聚丙烯胺盐酸盐可以与聚电解质聚苯乙烯磺酸钠交联形成网络结合，可以加强自修复后聚电解质的力学强度和机械性能。

技术领域

本发明涉及一种高强度自修复聚电解质复合材料的制备方法，属于电解质技术领域。

背景技术

由于各种柔性和可穿戴电子器件的快速发展，电化学储能现在变得越来越重要。柔性储能装置在各种机械应变下，尤其对于弯曲和剪切应变下保持电化学性能是必不可少的特性之一。这确实对电极材料以及器件中的其他组件（例如电解质，隔膜和集电器）以及不同材料之间的界面结合提出了更多要求。但是，要实现器件的柔性，应考虑不同的组件所使用的材料的独特性能，以减轻变形过程中不可避免的应变失配和分层。例如，可以使用具有足够厚度的常规金属材料（例如Al或Cu箔）或沉积导电材料到柔性基底上，如聚合物和弹性体来实现集电器的柔性。相反，要实现电极的柔性，可以选择单组份导电聚合物材料或碳基材料，如石墨烯和碳纳米管制成的纸。但是，如果将其与活性材料分离，则两者的简单组合可能由于界面粘合性差导致电极故障。虽然实现储能装置的柔性确实需要来自不同研究领域的学者的合作，但可以分别对装置中不同组件的柔性进行全面研究，例如电极材料、电解质材料、隔膜以及它们的集成和组装。

然而，电解质有时甚至比制造柔性储能装置中的电极材料更重要，因为它们直接与系统电化学稳定的电位窗（ESPW）和电化学反应发生时的离子传输效率相关。在含水电解质环境中问题变得更加突出，因为电化学反应受水分解反应，析氧反应（OER）和析氢反应（HER）的限制。

由于这种特殊的限制，由含水电解质制成的储能装置的工作电压几乎不能超过由有机或离子液体电解质制成的那些。另一方面，溶剂水不可避免的蒸发同时柔性装置中电解质盐的沉淀导致内阻增加，可能会导致不可逆的性能下降。实际上，不合适的隔膜材料可能会对于储能装置造成严重问题，例如由电解质润湿性不足引起的有限的离子导电性和由于机械强度差引起的电极之间的短路。因此，使用聚合物水凝胶作为电解质以及用于柔性储能装置的隔膜有增长的趋势。

超级电容器主要通过电解离子的表面吸附存储电化学能量，一般是分为双电层电容器（EDLC）或快速表面氧化还原反应的赝电容器，前者包括大部分碳材料，包括石墨烯和活性炭，后者覆盖大部分过渡金属氧化物和导电聚合物。两者结合的能量存储机制也可以在某些2D材料中找到，如过渡金属碳化物和氮化物，以及过渡金属二硫化物（TMD）。此外为改善液体电解质较低的能量密度和功率密度，在可穿戴超级电容器制造中使用柔性凝胶聚电解质（GPEs）有增长的趋势。在所有GPE中，以水凝胶为主的含水电解质的研究引起越来越多注意，因其多功能，安全性高，离子电导率高和机械性能优异等优点。此外，功能化的水凝胶还可以制备具有特殊附加功能的超级电容器用在智能化器件中。