具有高粘度并且隨時間保持性能穩(wěn)定的電解質組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有高粘度并且隨時間保持性能穩(wěn)定的電解質組合物。
【背景技術】
[0002] 為了滿足柔性超級電容器的可穿戴需求，柔性電極必須與具有一定粘度且彎折性 良好的電解質相匹配，高粘度使得電解質更加安全不易泄露，而彎折性良好則是為了滿足 柔性的需求。
[0003] 經檢索發(fā)現，孫紫紅等人在《電源技術》中發(fā)表的《PVA-PAAS基堿性聚合物電解質 的制備及性能》，毛立彩等人在《現代化工》中發(fā)表的《超級電容器準固態(tài)聚合物電解質膜的 研究》，中國發(fā)明專利公開號CN103467309A"一種超級電容器電解質的水相合成方法"，中國 發(fā)明專利公開號CN101465212A"一種超級電容器電解液"。由于現有技術的配方局限性，都 不能使這些用于柔性超級電容器的高粘電解質具有穩(wěn)定的電化學性能。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明針對現階段用于柔性超級電容器的高粘度電解質如何具備隨時間保持穩(wěn) 定的電化學性能的問題，提出了一種粘度大、電導率高、電化學工作窗口很寬并且性能隨時 間能夠一直保持穩(wěn)定的電解質配方。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的：
[0006] 本發(fā)明涉及一種具有高粘度并且隨時間保持性能穩(wěn)定的電解質組合物，所述電解 質組合物包括組分及含量如下：
[0007] 硫酸鹽 3~6wt%， 無機酸或有機酸 5~9wt%， 聚乙烯醇 7~13wt%， 非離子表面活性劑 5-8wt%， 穩(wěn)定助劑 1. 2~1 ? 5 wt %， 非水溶劑 30~35wt%， 水 4:0 ~45wt%〇
[0008] 優(yōu)選地，所述的硫酸鹽為硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鐵、硫酸銨中的一種或幾種，硫酸鹽 為電解質提供可移動的陰陽離子。
[0009] 優(yōu)選地，所述的無機酸為H3P04、H2S0 4、HC104、HC1中的一種或幾種；所述有機酸是 磺基水楊酸、十二烷基苯磺酸中的一種或兩種，為電解質提供少量的氫離子，能夠顯著提高 電解質中離子的流動性。
[0010] 優(yōu)選地，所述的聚乙烯醇為PVA-1750,聚合度為1700,醇解度為50%，該聚乙烯醇 在70°C~75°C范圍內可以完全溶解于水，并且顯著提高電解質的粘度。
[0011] 優(yōu)選地，所述的非離子表面活性劑包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、失 水山梨醇酯或非離子聚丙烯酰胺等；由于非離子表面活性劑具有在水中不電離的特點，決 定了它在以下方面較離子型表面活性劑優(yōu)越，如在水中和有機溶劑中都有較好的溶解性， 在溶液中穩(wěn)定性高，不易受強電解質無機鹽和酸、堿的影響等，增加了體系的穩(wěn)定性。
[0012] 優(yōu)選地，所述的穩(wěn)定助劑包括吡啶、環(huán)己酮、苯酚、正丁醇或異丁醇等，但不局限于 上述幾項，以聚乙烯醇作為增粘劑的電解質體系的性能隨時間并不穩(wěn)定，但是上述穩(wěn)定助 劑可以顯著提高聚乙烯醇的粘度穩(wěn)定性，使電解質的體系保持穩(wěn)定。
[0013] 優(yōu)選地，所述的非水溶劑為異丙醇、正丙醇、碳酸丙烯酯、乙腈、丙腈、碳酸乙烯酯、 碳酸二甲酯中的一種或幾種。
[0014] 與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0015] 1、本發(fā)明通過優(yōu)選聚乙烯醇體系，使電解質具有高粘度特性，通過加入強酸稀溶 液以及硫酸鹽等強電解質，使電解質的電化學性能優(yōu)異，通過加入非離子表面活性劑和穩(wěn) 定助劑，使電解質的性能隨時間保持穩(wěn)定；
[0016] 2、相比于性能隨時間能夠保持穩(wěn)定、但電化學性能較差的電解質，其具有更高的 電導率和電化學穩(wěn)定窗口；
[0017] 3、相比于電化學性能較好、但是性能穩(wěn)定性較差的電解質，其隨時間具有高度穩(wěn) 定的特性；
[0018] 4、相比于粘度$父小或純水相體系的電解質，其具有更尚的粘度，擁有不易泄露、更 加安全的特點，更適合作為柔性超級電容器的電解質；
[0019] 5、工藝簡單，成本低。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術 人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術 人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
[0021] 下述實施例的電解質組合物是通過以下方法制備的：將聚乙烯醇在1500轉/min 攪拌速度下加入室溫（25°C )水中；分散均勻后再用水浴加熱方法升溫至70°C加速溶解； 隨后將非離子表面活性劑加入其中，并維持70°C以1500轉/min轉速攪拌均勻，最后將硫酸 鹽、無機酸、非水溶劑、穩(wěn)定助劑依次加入其中，并維持70°C以1500轉/min轉速攪拌均勻。
[0022] 下述實施例的組合物中，陰陽離子成分選無機酸、有機酸均可；所述的無機酸為 H3P0 4、H2S04、HC104、HC1中的一種或幾種，所述有機酸是磺基水楊酸、十二烷基苯磺酸中的一 種或兩種，上述有機酸或無機酸組分下均可實現效果。
[0023] 實施例1
[0024] 本實施例涉及一種具有高粘度并且性能隨時間能夠保持穩(wěn)定的用于柔性超級電 容器的電解質組成，包括以下組份及重量含量：
[0025] 表 1
[0026]
[0027] 實施例2
[0028] 本實施例涉及一種具有高粘度并且性能隨時間保持穩(wěn)定的用于柔性超級電容器 的電解質組成，包括以下組份及重量含量：
[0029] 表 2
[0030]
[0032] 對比例1
[0033] 本對比例涉及一種常用的用于柔性超級電容器的電解質組合物，包括如下組分及 重量含量：
[0034] 表 3
[0035]
[0036] 對比例2
[0037] 本對比例涉及一種常用的用于柔性超級電容器的電解質組合物，包括如下組分及 重量含量：
[0038] 表 4
[0039]
[0040] 效果檢測
[0041] 將實施例1~2、對比例1通過如下所述的方法制備具有高粘度并且性能隨時間保 持穩(wěn)定電解質的柔性超級電容器：
[0042] 制備柔性超級電容器的流程如下：所選用的電極為聚吡咯/棉織物電極，通過化 學聚合法在機織棉織物表面涂覆一層聚吡咯涂層制得，方阻均為ion。按照4cmX4cm的 長寬尺寸，剪出2片完全相同的聚吡咯/棉織物電極，并在兩端分別安裝導電銅片，尺寸為 0. 5cmXlcm;最后用NKK TF40(40 ym)電池隔膜進行封裝。
[0043] 對實施例1~2、對比例1~2電解質組成物的性能進行測試，結果如下表5所述：
[0044] 表 5
[0045]
[0046] 以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影 響本發(fā)明的實質內容。
【主權項】
1. 一種具有高粘度并且隨時間保持性能穩(wěn)定的電解質組合物，其特征在于，所述電解 質組合物包括組分及含量如下： 硫酸鹽 3~6 wt%， 無機酸或有機酸 §__~9_ 聚乙烯醇 7~13姆%， 非離子表面活性劑 .5~S ττ?%_，. 穩(wěn)定助劑 L 2~I. S _被.%:， 非水溶劑 30-35 wt%> 水 40~45 wt%。2. 根據權利要求1所述的具有高粘度并且隨時間保持性能穩(wěn)定的電解質組合物，其特 征在于，所述的硫酸鹽為硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鐵、硫酸銨中的一種或幾種。3. 根據權利要求1所述的具有高粘度并且隨時間保持性能穩(wěn)定的電解質組合物，其特 征在于，所述的無機酸為H3P0 4、H2S04、HC104、HCl中的一種或幾種；所述有機酸是磺基水楊 酸、十二烷基苯磺酸中的一種或兩種。4. 根據權利要求1所述的具有高粘度并且隨時間保持性能穩(wěn)定的電解質組合物，其特 征在于，所述的聚乙烯醇為PVA-1750,聚合度為1700,醇解度為50%。5. 根據權利要求1所述的具有高粘度并且隨時間保持性能穩(wěn)定的電解質組合物，其特 征在于，所述的非離子表面活性劑包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇 酯或非離子聚丙烯酰胺。6. 根據權利要求1所述的具有高粘度并且隨時間保持性能穩(wěn)定的電解質組合物，其特 征在于，所述的穩(wěn)定助劑包括吡啶、環(huán)己酮、苯酚、正丁醇或異丁醇。7. 根據權利要求1所述的具有高粘度并且隨時間保持性能穩(wěn)定的電解質組合物，其特 征在于，所述的非水溶劑為異丙醇、正丙醇、碳酸丙烯酯、乙腈、丙腈、碳酸乙烯酯、碳酸二甲 酯中的一種或幾種。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有高粘度并且隨時間保持性能穩(wěn)定的電解質組合物，所述電解質組合物包括組分及含量如下：硫酸鹽3～6wt％，無機酸或有機酸5～9wt％，聚乙烯醇7～13wt％，非離子表面活性劑5～8wt％，穩(wěn)定助劑1.2～1.5wt％，非水溶劑30～40wt％，水40～45wt％。本發(fā)明是針對現階段用于柔性超級電容器的高粘度電解質如何具備隨時間保持穩(wěn)定的電化學性能的問題，提出的一種粘度大、電導率高、電化學工作窗口很寬并且性能隨時間能夠一直保持穩(wěn)定的電解質組合物。
【IPC分類】H01G11/60, H01G11/62, H01G11/64
【公開號】CN105070529
【申請?zhí)枴緾N201510471600
【發(fā)明人】虞明東, 劉亞賽
【申請人】上海維凱光電新材料有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月4日