[发明专利]一种用于柔性固态超级电容器的封装外层

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于柔性固态超级电容器的封装外层，属于超级电容器技术领域。

背景技术

汽车用化学电源面临重量大、寿命短、功率密度低、安全性差等问题，极大限制了新能源及节能汽车的快速发展。超级电容器是一种新型的储能器件，具有功率密度高、充放电倍率大、循环寿命长、耐温性强、环境友好等优点，在汽车启动加速、爬坡、能量回收等方面表现出良好的应用前景，获得了广泛关注。然而，目前工业化应用的超级电容器大都采用液体电解液，存在严重的的安全问题。因此，充分利用聚合物材料的轻质、易加工、分子结构可设计性强的特点，开发柔性固态超级电容器，是车用储能器件的理想选择之一。目前，已经有大量工作集中于将聚合物电解质应用于超级电容器体系，作为隔膜兼具载流子源，同时，导电聚合物作为电极亦取得很大进展。作为一种不同于常规的储能体系，从器件的电极、隔膜等基础单元的设计到封装，都面临着一系列的新课题。利用现有的铝壳、钢壳等封装方式很难做到柔性轻薄；对于塑料壳，当满足设计容量要求后，其外形即固定，也不能充分发挥其优点；铝塑膜是一种不错的选择，但会增加器件的成本。因此，选择一种合适的封装方式，一方面可以与汽车的饰件进行一体化设计，另一方面能够节省新能源及节能汽车装配空间，减轻储能单元重量，安全环保，是柔性固态储能器件面临的一个需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于柔性固态超级电容器的封装外层，针对柔性固态超级电容器，结合汽车饰件/储能单元一体化设计，选择与汽车内饰件相同或相似的分子结构的聚合物作为外层封装聚合物，添加纳米粘土，提高材料的阻燃性的同时，与玻璃纤维一起提高外层封装的机械性能，使柔性超级电容器具有高的安全性能。

本发明的技术方案是这样实现的：一种用于柔性固态超级电容器的封装外层，其特征在于：用于柔性固态超级电容器的封装外层包括聚合物以及经有机小分子修饰改性的纳米粘土和玻璃纤维，其按质量份数组成为：85～95份的聚合物，3～12份的纳米粘土与玻璃纤维混合物，混合物中二者组成比为2：1。其制备方法：将计量好的聚合物在溶剂中机械搅拌2～6小时，制成聚合物溶液；将计量好的经有机小分子修饰的填料，在相同溶剂中分散均匀后，与聚合物溶液混合，机械搅拌2～8小时，涂覆在柔性固态超级电容器电芯上， 50～120℃真空干燥至恒重，形成封装外层。

所述聚合物与用于汽车内饰件的聚合物具有相同或相似的分子结构的聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯。

所述的有机小分子为十八烷基季铵盐、硅烷偶联剂、表面活性剂中的一种或几种，其质量占填料总质量的2～8%。

本发明的积极效果是提高材料的阻燃性的同时，与玻璃纤维一起提高外层封装的机械性能，使柔性超级电容器具有高的安全性能。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行具体描述，所述的实施例只是对本发明的权利要求的具体描述，权利要求包括但不限于所述的实施例内容。 

实施例1：

将88份聚丙烯在二甲苯中，机械搅拌4小时，得到聚合物溶液；将8份的十八烷基季铵盐改性的纳米粘土、4份的KH550改性的玻璃纤维在二甲苯中，机械搅拌4小时，与聚合物溶液混合，涂覆在柔性固态超级电容器电芯上， 80℃真空干燥至恒重，得到外层聚合物封装的超级电容器。 

实施例2：

将94份聚对苯二甲酸乙二醇酯在甲酸中，机械搅拌4小时，得到聚合物溶液；将4份的十八烷基季铵盐改性的纳米粘土、2份的KH570修饰的玻璃纤维在二甲苯中，机械搅拌4小时，与聚合物溶液混合，涂覆在柔性固态超级电容器电芯上， 70℃真空干燥至恒重，得到外层聚合物封装的超级电容器。

实施例3：

将95聚合物在溶剂中机械搅拌2小时，制成聚合物溶液；将3份经有机小分子修饰的填料，在相同溶剂中分散均匀后，与聚合物溶液混合，机械搅拌2小时，涂覆在柔性固态超级电容器电芯上， 50℃真空干燥至恒重，形成封装外层。

实施例4：

将85份聚丙烯在二甲苯中，机械搅拌6小时，得到聚合物溶液；将10份的十八烷基季铵盐改性的纳米粘土、5份的KH550改性的玻璃纤维在二甲苯中，机械搅拌8小时，与聚合物溶液混合，涂覆在柔性固态超级电容器电芯上， 120℃真空干燥至恒重，得到外层聚合物封装的超级电容器。