凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法、超級電容器及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法、超級電容器及其應(yīng)用。該凝膠聚合物電解質(zhì)含有活性填料、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、有機離子液體電解液；其中，活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的重量之比為3~20：100。其制備方法包括漿料的配制、凝膠聚合物電解質(zhì)膜的制備、凝膠聚合物電解質(zhì)的制備的步驟。超級電容器含有該凝膠聚合物電解質(zhì)。本發(fā)明凝膠聚合物電解質(zhì)機械強度和導(dǎo)電率高，成本低，其制備方法工藝簡單，技術(shù)成熟，成品率和效率高，有效降低了生產(chǎn)成本。含有凝膠聚合物電解質(zhì)的超級電容器成品率高，生產(chǎn)成本低，具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，擴大了超級電容器的應(yīng)用范圍。
【專利說明】凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法、超級電容器及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電化學(xué)電源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法、超級電容器及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]超級電容器是一種介于充電電池和電容器之間的新型能源器件，具有體積小、容量大、充電速度快、循環(huán)壽命長、放電效率高、工作溫度范圍寬、可靠性好和無污染免維護等優(yōu)點，是一種新型、高效、實用的能量儲存裝置，因而被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域、移動通訊裝置、計算機，以及電動汽車的混合電源等。
[0003]超級電容器工作電解質(zhì)分為水系電解液、有機液體電解液和聚合物電解質(zhì)。水系電解液的分解電壓低，因而研究較少。目前廣泛使用的有機液體電解質(zhì)的優(yōu)點是電導(dǎo)率高，但是由于含有易燃、易揮發(fā)的有機溶劑，其在充放電過程中釋放出可燃?xì)怏w，特別是在某些非常規(guī)工作條件下(如大功率充放電、過充過放等)產(chǎn)生大量熱會加速氣體的產(chǎn)生，導(dǎo)致電池內(nèi)壓增高，氣體泄漏，甚至起火爆炸，因而存在嚴(yán)重的安全隱患。
[0004]目前，為了克服有機液體電解液的上述缺陷，本領(lǐng)域開發(fā)出固態(tài)凝膠聚合物電解質(zhì)。該固態(tài)聚合物電解質(zhì)因具有安全、無泄漏、漏電流小、可任意形狀化等優(yōu)點而被研究者們所重視和應(yīng)用。但是固態(tài)聚合物電解質(zhì)室溫下電導(dǎo)率較低(10-5~10-4S/Cm)，不能滿足鋰離子電池大電流充放電的特性，導(dǎo)致其應(yīng)用受到限制。
[0005]為了克 服固態(tài)聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率低的缺陷，當(dāng)前出現(xiàn)了凝膠聚合物電解質(zhì)，該凝膠聚合物電解質(zhì)具有液態(tài)電解質(zhì)和固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)點，能改善固態(tài)聚合物電解質(zhì)的導(dǎo)電性能和提高液體電解質(zhì)的安全性能。但是凝膠聚合物電解質(zhì)存在一嚴(yán)重缺陷是其機械強度低，因此，制約了該凝膠聚合物電解質(zhì)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，導(dǎo)致現(xiàn)有凝膠聚合物電解質(zhì)的生產(chǎn)成本高。目前主要通過共聚、接枝生成交聯(lián)共聚物、摻雜納米金屬氧化物等手段能夠在一定程度上提高聚合物電解質(zhì)的機械強度。但是，效果并不是很理想，電池成品率不高。另外，現(xiàn)有的凝膠聚合物電解質(zhì)對導(dǎo)電性能改善有限，不能很好的滿足市場日益擴大的需求和應(yīng)用范圍。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明實施例的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種機械強度和導(dǎo)電率高、成本低的凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法。
[0007]本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種包括凝膠聚合物電解質(zhì)的超級電容器及其應(yīng)用。
[0008]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]一種凝膠聚合物電解質(zhì)，含有活性填料、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、有機離子液體電解液；其中，活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)重量之比為:1~20:100。
[0010]以及，上述凝膠聚合物電解質(zhì)的一種制備方法，包括如下步驟:[0011]將聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)溶于有機溶劑中，再按照活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)重量之比加入活性填料，在3(T50°C下攪拌混合，得到漿料；
[0012]將所述漿料涂覆于基底上，真空干燥，得到凝膠聚合物電解質(zhì)膜；
[0013]在干燥惰性氣體的保護下，將所述凝膠聚合物電解質(zhì)膜置于濃度為0.5~
1.5mol/L的有機離子液體電解液中浸潰10~60min,取出得到所述凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0014]以及，一種超級電容器，所述超級電容器包括上述的凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0015]以及，上述的超級電容器在通訊設(shè)備、計算機、電動汽車和軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0016]上述凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法采用P(VDF-HFP)聚合物為基底，并在該基底中分散活性填料，有效增強了該凝膠聚合物電解質(zhì)膜導(dǎo)電性，同時提高了該凝膠聚合物電解質(zhì)膜的機械強度和吸收電解質(zhì)的能力。將凝膠聚合物電解質(zhì)膜浸泡電解液中后，能有效的將電解質(zhì)吸收并保留在該凝膠聚合物電解質(zhì)膜中，從而有效的提高了該凝膠聚合物電解質(zhì)的導(dǎo)電性能。
[0017]上述凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法只需將P(VDF-HFP)聚合物和活性填按要求配制成漿料，然后涂覆成膜，浸潰于有機離子液體電解液中即可。其工藝簡單，技術(shù)成熟，成品率和生產(chǎn)效率高,有效降低了生產(chǎn)成本。
[0018]上述超級電容器由于采用上述方法制備的凝膠聚合物電解質(zhì)，由于該凝膠聚合物電解質(zhì)具有高的導(dǎo)電率，從而有效提高了超級電容器電化學(xué)性能，如倍率性能。該凝膠聚合物電解質(zhì)具有的高機械性能和低生產(chǎn)成本，有效提高了該超級電容器的成品率，降低了超級電容器的生產(chǎn)成本，從而使得該超級電容器能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
[0019]正是由于該超級電容器具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，從而有效擴大了上述超級電容器的應(yīng)用范圍。將該超級電容器在通訊設(shè)備、計算機、電動汽車和軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是發(fā)明實施例凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]本發(fā)明實施例提供了一種機械強度和導(dǎo)電率高、成本低的凝膠聚合物電解質(zhì)。該凝膠聚合物電解質(zhì)含有活性填料、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、有機離子液體電解液；其中，活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的重量之比為3~20:100。
[0023]具體地，上述聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的重均分子量優(yōu)選為30萬~80萬。聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的耐溶劑性能較好，具有良好的成膜性和熱穩(wěn)定性以及電化學(xué)穩(wěn)定性，與其他聚合物基體相比，該P (VDF-HFP)具有更低的結(jié)晶度和熔點。將其作為該凝膠聚合物電解質(zhì)的基體，在活性填料共同作用下，賦予該凝膠聚合物電解質(zhì)優(yōu)良的電化學(xué)穩(wěn)定性能和機械性能以及較高的離子導(dǎo)電率，且與電極的接觸性更好。
[0024]活性填料為Li1QGeP2S12、Li3N, LiAlO2, AgI中的至少一種；活性填料的粒徑為100-5000納米。上述活性填料加入并攪拌后，其均勻分散，并與P(VDF-HFP)形成均勻的漿料。
[0025]有機離子液體電解液包括第一組分和第二組分，第一組分優(yōu)選自N- 丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽、N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽中的一種，第二組分優(yōu)選自乙腈、碳酸丙烯酯中的一種；也即，該有機離子液體電解液中以N- 丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽或N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為溶質(zhì)，以乙腈或碳酸丙烯酯乙腈中的一種為溶齊U。該電解液濃度為0.5-1.5mol/L。
[0026]由上所述，上述凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法采用P(VDF-HFP)聚合物為基底，并在該基底中分散活性填料，有效增強了該凝膠聚合物電解質(zhì)膜導(dǎo)電性，同時提高了該凝膠聚合物電解質(zhì)膜的機械強度和吸收電解質(zhì)的能力。將凝膠聚合物電解質(zhì)膜浸泡電解液中后，能有效的將電解質(zhì)吸收并保留在該凝膠聚合物電解質(zhì)膜中，從而有效的提高了該凝膠聚合物電解質(zhì)的導(dǎo)電性能。通過對P(VDF-HFP)、活性填料和有機離子液體電解液的進一步選擇，能顯著改善該凝膠聚合物電解質(zhì)的導(dǎo)電性和機械性能。
[0027]相應(yīng)地，本發(fā)明實施例提供了一種工藝簡單的上述實施例中凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法。該方法工藝流程如圖1所示，其包括如下步驟:
[0028]SOl:漿料的配制:將聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)溶于有機溶劑中，再按照活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)重量之比加入活性填料，在3(T50°C下攪拌混合，得到漿料；
[0029]S02:凝膠聚合物電解質(zhì)膜的制備:將步驟SOl中的漿料涂覆于基底上，真空干燥，得到凝膠聚合物電解質(zhì)膜；
[0030]S03:凝膠聚合物電解質(zhì)的制備:在干燥惰性氣體的保護下，將所述凝膠聚合物電解質(zhì)膜置于濃度為0.5?1.5mol/L的有機離子液體電解液中浸潰10?60min，取出得到所述凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0031]具體地，上述步驟SOl中，P(VDF-HFP)、活性填料如上文所述，為了節(jié)約篇幅，在此不再贅述。
[0032]有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N，N_二甲基甲酰胺、乙腈、乙醇中的一種以上。該有機溶劑能有效使得聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)有效溶解，并配制均勻分散且穩(wěn)定的粘稠漿料，將該粘稠漿料進行下步涂板處理時，能使得該含有聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)粘稠漿料均勻涂布在基底上，使得形成的凝膠聚合物電解質(zhì)膜厚度均勻，浸濕和吸附電解液能力均衡。當(dāng)然，本申請還可以用其他本領(lǐng)域公知的能溶解聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的有機溶劑。
[0033]優(yōu)選地，作為本發(fā)明優(yōu)選實施例，該步驟SOl中配制聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的粘稠漿料優(yōu)選在干燥惰性的氣體保護的環(huán)境中進行，具體的方法為:干燥惰性的氣體保護的環(huán)境中，將聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)溶于有機溶劑中，再按照活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)重量之比為3?20:100加入無機填料，在3(T50°C下攪拌混合，使得聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)完全溶解，以形成均勻穩(wěn)定的粘稠漿料。在該實施例中，含聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的粘稠漿料的配制在干燥惰性的氣體保護的環(huán)境中進行的目的是為了防止空氣中的水分被含聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的粘稠漿料吸附，從而影響該粘稠漿料的穩(wěn)定性能和涂板后得到凝膠聚合物電解質(zhì)膜的性能。
[0034]上述步驟S02中，將步驟SOl中配制含粘稠漿料涂覆在基底上的方式可以采用本領(lǐng)域公知的方式涂覆在基底上。其中，基底優(yōu)選光滑潔凈的玻璃板，當(dāng)然該基底還可以選用本領(lǐng)域常用的其他基底。這樣，經(jīng)干燥處理后所形成的凝膠聚合物電解質(zhì)膜厚度均勻，電化學(xué)性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)牢固，機械強度高。漿料涂覆在基底上的量優(yōu)選為經(jīng)干燥處理后所到的膜層厚度是50?200 μ m。這一優(yōu)選的厚度能有效提高凝膠聚合物電解質(zhì)對電荷的傳輸性能和機械性能，從而提高下文中含有該凝膠聚合物電解質(zhì)的超級電容器的電化學(xué)性能和成品率。
[0035]該步驟S02中，真空干燥的溫度優(yōu)選為70°C?100°C，干燥時間優(yōu)選為24?48小時；真空度可以為0.0lMPa,當(dāng)然如果條件允許，真空度越高越好。該優(yōu)選的干燥條件，能有效的除去粘稠漿料中的有機溶劑，同時能進一步改善該凝膠聚合物電解質(zhì)膜的相關(guān)性能，如對電解液的吸附性能等。
[0036]上述步驟S03中，凝膠聚合物電解質(zhì)膜浸泡在電解液中的操作優(yōu)選在氬氣或者其他惰性氣體保護的環(huán)境中進行，如在充滿氬氣的手套箱中進行。干燥惰性的氣體保護目的是為了防止空氣中的水分隨同電解質(zhì)一同被凝膠聚合物電解質(zhì)膜吸附其中，從而保證凝膠聚合物電解質(zhì)的電學(xué)性能。凝膠聚合物電解質(zhì)膜在電解液中經(jīng)充分吸附后，電解液被吸附并固定在該凝膠聚合物電解質(zhì)膜中，從而形成機械強度和導(dǎo)電率高的凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0037]該步驟S03中，有機離子液體電解液包括第一組分和第二組分，第一組分選自N- 丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽、N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽中的一種，第二組分選自乙腈、碳酸丙烯酯中的一種；也即，該有機離子液體電解液中以N-丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽或N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為溶質(zhì)，以乙腈或碳酸丙烯酯乙腈中的一種為溶劑。該電解液濃度為0.5-1.5mol/L。
[0038]上述實施例聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法只需將聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、活性填料和有機溶劑攪拌均勻，有效增強了凝膠聚合物電解質(zhì)膜的機械強度，同時有效提高了該凝膠聚合物電解質(zhì)膜吸收電解質(zhì)的能力；然后涂在光滑平板基體上干燥得到凝膠聚合物電解質(zhì)膜，再將電解質(zhì)膜浸泡在電解液中，能有效的將有機離子液體電解質(zhì)吸收并保留在該凝膠聚合物電解質(zhì)膜中，從而有效的提高了該凝膠聚合物電解質(zhì)的導(dǎo)電性能；取出作表面處理后獲得聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)。這樣有效克服了現(xiàn)有凝膠聚合物電解質(zhì)的機械強度不高以及現(xiàn)有凝膠聚合物電解質(zhì)導(dǎo)電率不高的缺陷。另外，該凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法工藝簡單，技術(shù)成熟，成品率和效率高，有效降低了生產(chǎn)成本。
[0039]本發(fā)明實施例還提供了一種超級電容器，該超級電容器包括上文所述的凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0040]具體地，超級電容器的制備方法如下:
[0041]步驟S04.制備凝膠聚合物電解質(zhì):該凝膠聚合物電解質(zhì)由上文所述的凝膠聚合物電解質(zhì)制備方法制備而成；
[0042]步驟S05.制備電芯:將步驟S04制備凝膠聚合物電解質(zhì)按照電極/凝膠聚合物電解質(zhì)/電極層疊方式依次層疊，制成電芯；
[0043]步驟S06.封裝電容器:將步驟S05制備電芯裝入電容器殼體內(nèi)，密封，制得超級電容器。
[0044]上述步驟S05中電極的制備方法和電芯的制備方法以及步驟S06中的封裝電容器方法均可以按照本領(lǐng)域常規(guī)的方法制備即可。另外，步驟S05中的電芯可以是圓形或其他根據(jù)不同超級電容器需要的形狀。
[0045]上述超級電容器由于采用上述方法制備的凝膠聚合物電解質(zhì)，由于該凝膠聚合物電解質(zhì)具有高的導(dǎo)電率，從而有效提高了超級電容器的電化學(xué)性能，如倍率性能。該凝膠聚合物電解質(zhì)具有的高機械性能和低生產(chǎn)成本，有效提高了該超級電容器的成品率，降低了超級電容器的生產(chǎn)成本，從而使得該超級電容器能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。另外該超級電容器制備方法工藝技術(shù)成熟，條件易控，合格率高。
[0046]本發(fā)明實施例進一步提供了上述超級電容器的應(yīng)用范圍，該應(yīng)用范圍包括通訊設(shè)備、計算機、電動汽車、電子產(chǎn)品等。
[0047]以下通過多個實施例來舉例說明上述凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法、超級電容器及其應(yīng)用等方面。
[0048]實施例1
[0049]聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0050]Sll:漿料的配制:將IOg聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(重均分子量50萬)溶于約30g N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻，并向體系中加入0.9g粒徑為5000納米的LiltlGeP2S12,并給體系升溫到40°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料。
[0051]S12:凝膠聚合物電解質(zhì)膜的制備:將得到的漿料均勻地涂在潔凈的玻璃板上，再在100°C、0.0lMPa真空下干燥后，得到厚度約120 μ m的摻雜活性填料的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)膜。
[0052]S13:凝膠聚合物電解質(zhì)的制備:將干燥好的凝膠聚合物電解質(zhì)膜放入充滿氬氣的手套箱中，并將其浸泡在1.2mol/L的有機離子液體電解液中40min,該有機離子液體電解液以N-丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為電解質(zhì)，以乙腈為溶劑。取出后用濾紙吸干膜表面的離子液體電解液即得到活性填料摻雜的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0053]實施例2
[0054]聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0055]S21:漿料的配制:將IOg聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(重均分子量30萬)溶于約IOg N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌均勻，并向體系中加入0.5g粒徑為2450納米的Li3N,并給體系升溫到50°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料。S22:凝膠聚合物電解質(zhì)膜的制備:將得到的漿料均勻地涂在潔凈的玻璃板上，再在90°C、0.0lMPa真空下干燥后，得到厚度約50 μ m的摻雜活性填料的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)膜。
[0056]S23:凝膠聚合物電解質(zhì)的制備:將干燥好的凝膠聚合物電解質(zhì)膜放入充滿氬氣的手套箱中，并將其浸泡在0.5mol/L的有機離子液體電解液中60min，該有機離子液體電解液以N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為電解質(zhì)，以乙腈為溶劑。取出后用濾紙吸干膜表面的離子液體電解液即得到活性填料摻雜的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0057]實施例3[0058]聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0059]S31:漿料的配制:將IOg聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(重均分子量70萬)溶于約40g乙腈中，攪拌均勻，并向體系中加入1.2g粒徑為100納米的LiAlO2,并給體系升溫到45°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料。S32:凝膠聚合物電解質(zhì)膜的制備:將得到的漿料均勻地涂在潔凈的玻璃板上，再在80°C、0.0lMPa真空下干燥后，得到厚度約160 μ m的摻雜活性填料的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)膜。
[0060]S33:凝膠聚合物電解質(zhì)的制備:將干燥好的凝膠聚合物電解質(zhì)膜放入充滿氬氣的手套箱中，并將其浸泡在0.8mol/L的有機離子液體電解液中30min，該有機離子液體電解液以N- 丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為電解質(zhì)，以碳酸丙烯酯為溶劑。取出后用濾紙吸干膜表面的離子液體電解液即得到活性填料摻雜的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0061]實施例4
[0062]聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0063]S41:漿料的配制:將IOg聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(重均分子量80萬)溶于約20g乙醇中，攪拌均勻，并向體系中加入1.5g粒徑為500納米的Agl，并給體系升溫到30°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料。
[0064]S42:凝膠聚合物電解質(zhì)膜的制備:將得到的漿料均勻地涂在潔凈的玻璃板上，再在70°C、0.0lMPa真空下干燥后，得到厚度約200 μ m的摻雜活性填料的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)膜。
[0065]S43:凝膠聚合物電解質(zhì)的制備:將干燥好的凝膠聚合物電解質(zhì)膜放入充滿氬氣的手套箱中，并將其浸泡在1.5mol/L的有機離子液體電解液中IOmin,該有機離子液體電解液以N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為電解質(zhì)，以碳酸丙烯酯為溶劑。取出后用濾紙吸干膜表面的離子液體電解液即得到活性填料摻雜的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0066]實施例5
[0067]聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0068]Sll:漿料的配制:將IOg聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(重均分子量40萬)溶于約8g N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻，并向體系中加入0.3g粒徑為4000納米的LiltlGeP2S12,并給體系升溫到40°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料。
[0069]S12:凝膠聚合物電解質(zhì)膜的制備:將得到的漿料均勻地涂在潔凈的玻璃板上，再在100°C、0.0lMPa真空下干燥后，得到厚度約50 μ m的摻雜活性填料的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)膜。
[0070]S13:凝膠聚合物電解質(zhì)的制備:將干燥好的凝膠聚合物電解質(zhì)膜放入充滿氬氣的手套箱中，并將其浸泡在0.5mol/L的有機離子液體電解液中40min，該有機離子液體電解液以N-丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為電解質(zhì)，以乙腈為溶劑。取出后用濾紙吸干膜表面的離子液體電解液即得到活性填料摻雜的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0071]實施例6
[0072]聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0073]S21:漿料的配制:將IOg聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(重均分子量60萬)溶于約30g N, N-二甲基甲酰胺中，攪拌均勻，并向體系中加入2g粒徑為3000納米的Li3N,并給體系升溫到50°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料。
[0074]S22:凝膠聚合物電解質(zhì)膜的制備:將得到的漿料均勻地涂在潔凈的玻璃板上，再在90°C、0.01MPa真空下干燥后，得到厚度約195 μ m的摻雜活性填料的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)膜。
[0075]S23:凝膠聚合物電解質(zhì)的制備:將干燥好的凝膠聚合物電解質(zhì)膜放入充滿氬氣的手套箱中，并將其浸泡在1.5mol/L的有機離子液體電解液中60min，該有機離子液體電解液以N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為電解質(zhì)，以乙腈為溶劑。取出后用濾紙吸干膜表面的離子液體電解液即得到活性填料摻雜的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0076]對比實施例:
[0077]—種凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其包括如下步驟:
[0078]S51:漿料的配制:將IOg聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(重均分子量50萬)溶于約30g N-甲基吡咯烷酮中，并給體系升溫到40°C攪拌得到均勻的漿料；
[0079]S52:凝膠聚合物電解質(zhì)膜的制備:將得到的漿料均勻地涂在潔凈的玻璃板上，再在100°C、0.01MPa真空下干燥后，得到厚度約120μπι的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)膜聚合物膜；
[0080]S53:凝膠聚合物電解質(zhì)的制備:將干燥好的凝膠聚合物電解質(zhì)膜放入充滿氬氣的手套箱中，并將其浸泡在1.2mol/L的有機離子液體電解液中40min,該有機離子液體電解液以N-丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為電解質(zhì)，以乙腈為溶劑。取出后用濾紙吸干膜表面的離子液體電解液即得到聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0081]超級電容器的制備:
[0082]電極的制備:稱取9g活性炭(比表面積約為1000m2/g) >0.35g乙炔黑和0.5g聚偏氟乙烯，并加入70gN-甲基吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢枋怪蔀榛旌暇鶆虻臐{料。然后將其刮涂于經(jīng)乙醇清洗過的鋁箔上，在0.01MPa的真空下100°C干燥至恒重，并于IOMPa壓力下輥壓制成石墨烯電極，并切成電極圓片； [0083]超級電容器的封裝:分別將電極與本實施例1-4以及對比實施例制備的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基底凝膠薄膜分別按照電極/凝膠聚合物電解質(zhì)/電極的層疊次序依次層疊、卷繞，裝入電容器殼體中，密封。
[0084]電容特性的測試:
[0085]利用充放電測試儀，將上述實施例1~6和對比例制備的P (VDF-HFP)基凝膠聚合物電解質(zhì)電容器分別用于上述組裝好的超級電容器進行恒流充放電測試，在0-2.7V的電化學(xué)窗口內(nèi)，以0.5A/g的電流測得比電容數(shù)據(jù)如下表1:
[0086]表1[0087]
【權(quán)利要求】
1.一種凝膠聚合物電解質(zhì)，含有活性填料、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、有機離子液體電解液；其中，活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的重量之比為3~20:100。
2.如權(quán)利要求1所述的凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于:所述活性填料為Li1(lGeP2S12、Li3N、LiA102、AgI 中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于:所述活性填料的粒徑為100~5000納米。
4.如權(quán)利要求1所述的凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的重均分子量為30萬~80萬。
5.如權(quán)利要求1所述的凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述有機離子液體電解液包括第一組分和第二組分，第一組分選自N- 丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽、N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽中的一種，第二組分選自乙腈、碳酸丙烯酯中的一種。
6.如權(quán)利要求1或5所述的凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述凝膠聚合物電解質(zhì)膜的厚度為50-200 μ m。
7.如權(quán)利要求1~6任一項所述的凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，包括如下步驟: 將聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)溶于有機溶劑中，再按照活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)重量之比加入活性填料，在3(T50°C下攪拌混合，得到漿料； 將所述漿料涂覆于基底上，真空干燥，得到凝膠聚合物電解質(zhì)膜； 在干燥惰性氣體的保護下，將所述凝膠聚合物電解質(zhì)膜置于濃度為0.5~1.5mol/L的有機離子液體電解液中浸潰10~60min，取出得到所述凝膠聚合物電解質(zhì)。
8.如權(quán)利要求7所述的凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、乙醇中的至少一種。
9.一種超級電容器，其特征在于，所述超級電容器包括權(quán)利要求8所述的凝膠聚合物電解質(zhì)。
10.如權(quán)利要求9所述的超級電容器在通訊設(shè)備、計算機、電動汽車和軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【文檔編號】H01G9/022GK103779089SQ201210417194
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月26日
【發(fā)明者】周明杰, 劉大喜, 王要兵, 鐘玲瓏 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司