[发明专利]一种聚合物基固态超级电容器及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种聚合物基固态超级电容器及其制备方法和应用，所述制备方法包括如下步骤：(1)将聚偏二氟乙烯‑六氟丙烯共聚物和溶剂混合，得到浆料；(2)将得到的浆料涂覆在基底上，干燥、剥离基底，得到聚偏二氟乙烯‑六氟丙烯膜；(3)将正极片、聚偏二氟乙烯‑六氟丙烯膜和负极片制成电芯，连接极耳、注入电解液、热压，得到所述聚合物基固态超级电容器；所述制备方法以聚偏二氟乙烯‑六氟丙烯共聚物膜代替传统隔膜制备电芯，注液后多一步热压工序，以此来提高电芯的界面接触性能，使最终得到的聚合物基固态超级电容器具有高倍率和高功率。

技术领域

本发明属于电容器技术领域，具体涉及一种聚合物基固态超级电容器及其制备方法和应用。

背景技术

传统超级电容器存在电解液泄露、燃烧爆炸等安全问题，带来极大的安全隐患，无法满足高安全的应用需求，发展固态/准固态超级电容器，来提高储能器件安全性，成为未来储能设备研究重点。

但是，目前固态/准固态超级电容器多采用水凝胶电解质，尽管具有高电导率、优异的倍率和功率，但其工作电压和能量密度偏低，限制了其应用发展。有机全固态电解质、无机固态电解质和有机凝胶电解质具有宽电位窗口，适配于高能量固态/准固态超级电容器，但有机全固态电解质的电导率低，不太合适应用在高功率输出的超级电容器。无机固态电解质又存在加工性差，与电极的界面接触差的问题。有机凝胶电解质的离子电导率在10^-4～10^-2S/cm之间，并且具有优异的加工性和成膜性，是制备固态电容器的理想电解质。

CN105655149A公开了一种阻燃型含氟可拉伸有机凝胶电解质及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：(1)制备含氟橡胶溶液；(2)制备含氟橡胶与含活泼氢的有机多元胺混合溶液；(3)制备氟橡胶膜；(4)制备氟橡胶交联膜；(5)制备阻燃型含氟可拉伸有机凝胶电解质，该发明的到的有机凝胶电解质离子电导率更高、电位窗口更宽、阻燃性和拉伸回弹性能更优异，在伸长率100％、循环拉伸500次后基本不发生塑性变形；可用于构筑高能量密度、高安全性能的可拉伸超级电容器；该发明的制备方法工艺简单、易于工业化生产。但是，尽管其具有高电导率，这种电解质通过化学交联后却难以渗透到电极片的孔结构中，并且由于氟橡胶没有极性官能团，与电极片的表面接触差，会使其构筑的固态超级电容器的界面电阻大，影响电芯的倍率和功率特性。

CN110600280A公开了一种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，所述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。该发明得到的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。通过正、负极片、隔膜组装成电芯，入壳，再注入凝胶电解液前驱体，引发凝胶单体聚合制备准固态超级电容器，该方法工艺简单，易于规模化生产；但是，凝胶单体难以发生均匀聚合，会影响固态超级电容器的性能。

因此，开发一种制备方法，制备得到具有高倍率和高功率的聚合物基固态超级电容器，是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚合物基固态超级电容器及其制备方法和应用；所述制备方法以聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物膜代替传统隔膜制备电芯，经注液后多一步的热压工序，使溶胀后的聚偏二氟乙烯-六氟丙烯膜的凝胶部分渗透到电极片的孔结构中，以此来提高电芯的界面接触性能，最终成功制备得到了高倍率和高功率的聚合物基固态超级电容器。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种聚合物基固态超级电容器的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物和溶剂混合，得到浆料；