[发明专利]一种聚苯胺电池薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚苯胺电池薄膜，它是由下述重量份的原料组成的：苯胺60‑80、过硫酸铵2‑3、石墨烯纳米片40‑50、羟基乙叉二膦酸3‑5、二甲氨基丙胺2‑4、相容剂乳液30‑50。本发明的相容剂中加入棕榈蜡为增粘剂，且通过相容剂改性可以有效的促进聚苯胺与石墨烯片材的结合强度，本发明相对于传统聚苯胺与石墨烯片材的直接混合，具有更好的结合强度，比电容更高，导电性更好。

技术领域

本发明属于薄膜材料领域，具体涉及一种聚苯胺电池薄膜。

背景技术

聚苯胺的电活性源于分子链中的P电子共轭结构:随分子链中P电子体系的扩大，P成键态和P*反键态分别形成价带和导带，这种非定域的P电子共轭结构经掺杂可形成P型和N型导电态。不同于其他导电高分子在氧化剂作用下产生阳离子空位的掺杂机制，聚苯胺的掺杂过程中电子数目不发生改变，而是由掺杂的质子酸分解产生H+和对阴离子(如Cl-、硫酸根、磷酸根等)进入主链，与胺和亚胺基团中N原子结合形成极子和双极子离域到整个分子链的P键中，从而使聚苯胺呈现较高的导电性。这种独特的掺杂机制使得聚苯胺的掺杂和脱掺杂完全可逆，掺杂度受pH值和电位等因素的影响，并表现为外观颜色的相应变化，聚苯胺也因此具有电化学活性和电致变色特性；

目前，有将聚苯胺与石墨烯片材复配的电池薄膜制品，然而由于聚苯胺与石墨烯的相容性较差，成品的稳定性不高，就导致电性能较弱。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚苯胺电池薄膜及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种聚苯胺电池薄膜，它是由下述重量份的原料组成的：

苯胺60-80、过硫酸铵2-3、石墨烯纳米片40-50、羟基乙叉二膦酸3-5、二甲氨基丙胺2-4、相容剂乳液30-50。

所述相容剂乳液是由下述重量份的原料组成的：

棕榈蜡5-7、三羟甲基丙烷2-3、硬脂酸1-4、对甲基苯磺酸0.1-0.2、烷醇酰胺1-2、羟乙基纤维素5-7、sp-80 0.1-0.3。

所述相容剂乳液的制备方法，包括以下步骤：

（1）取棕榈蜡，加入到其重量15-20倍的无水乙醇中，升高温度为70-76℃，保温搅拌30-40分钟，得醇乳液；

（2）取羟乙基纤维素，加入到其重量80-100倍的去离子水中，搅拌均匀，得纤维分散液；

（3）取上述醇乳液、纤维分散液混合，搅拌均匀，加入烷醇酰胺，超声3-10分钟，得混合分散液；

（4）取三羟甲基丙烷，加入到上述混合分散液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，加入硬脂酸、对甲基苯磺酸，调节反应釜温度为95-98℃，保温搅拌2-3小时，出料冷却，加入sp-80，搅拌均匀，即得所述相容剂乳液。

一种聚苯胺电池薄膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）取羟基乙叉二膦酸、苯胺混合，加入到混合料重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀，得苯胺分散液；

（2）取石墨烯纳米片，加入到相容剂乳液中，加入苯胺分散液，通入氮气，加入过硫酸铵，在5-20℃下搅拌反应10-17小时，加入二甲氨基丙胺，升高温度为70-75℃，保温搅拌40-50分钟，抽滤，将滤饼水洗，真空干燥，即得。

所述真空干燥的温度为80-85℃。

本发明的优点：

本发明的有益效果在于，本发明以石墨烯纳米片为基材，之后将基材加入到苯胺单体溶液中，在引发剂作用下聚合，聚合后的聚苯胺通过相容剂可以很好的沉积到石墨烯片材的表面，从而形成稳定的电池薄膜，本发明的相容剂中加入棕榈蜡为增粘剂，且通过相容剂改性可以有效的促进聚苯胺与石墨烯片材的结合强度，本发明相对于传统聚苯胺与石墨烯片材的直接混合，具有更好的结合强度，比电容更高，导电性更好。

具体实施方式

实施例1