[发明专利]一种制造凝胶聚合物电解质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子材料技术领域，尤其是涉及一种制造用于电容器的凝胶聚合物电解质的方法。 

背景技术

超级电容器主要由极化电极、集电极、电解质、隔膜、引线和封装材料等几个部分组成，其中电解质需要有很高的导电性和足够的电化学稳定性，以保证超级电容器可以在尽可能高的电压下工作。凝胶聚合物电解质具有以上优良的特性且不漏液、使用温度范围宽，因此使用凝胶聚合物电解质来提高电容器性能的研究越来越多。 

聚合物共混是制备新型凝胶聚合物电解质的一种有效方法,可以改善单一一种聚合物基质材料电导率低，机械性能差，电化学窗口窄等缺点。 

在凝胶聚合物电解质中添加纳米无机填料形成复合凝胶聚合物电解质可以有效提高电解质的电导率。纳米无机填料的高比表面积能够抑制聚合物分子链的结晶行为，从而增加聚合物非晶区的比例，降低聚合物的结晶度及玻璃化转变温度，提高电解质的电导率。 

室温离子液体具有以下特点：（1）几乎没有蒸汽压，具有非挥发特性；(2)导电性良好；(3)电化学窗口较宽；(4)具有较宽的稳定温度范围。因此在凝胶聚合物电解质中引入离子液体，得到离子液体-凝胶聚合物电解质能够将离子液体与凝胶聚合物电解质的优点完美地结合在一起。 

目前现有的制备聚合物电解质的方法多为共混、复合、引入离子液体。但是，单纯地采用共混、复合或引入离子液体一种方法制备的聚合物电解质不能很好地满足电解质所要求的高电导率、电化学窗口宽、使用温度范围宽、电化学稳定性和优良机械性能的要求。 

发明内容

本发明的目的之一是提供一种制造凝胶聚合物电解质的方法，根据该方法制造的凝胶聚合物电解质具有高电导率和较宽的电化学窗口，并且热稳定性、电化学稳定性和机械性能均较优良。 

本发明公开的技术方案包括： 

提供了一种制造凝胶聚合物电解质的方法，其特征在于，包括：将电解质盐溶于增塑剂溶剂中，获得液体电解质溶液；将聚合物基质材料加入所述液体电解质溶液中，加入无机填料进行复合改性，并且加入有机溶剂后均匀混合，获得第一混合溶液；在所述第一混合溶液中加入离子液体，获得第二混合溶液；将所述第二混合溶液在模具中进行流延处理并干燥，获得凝胶聚合物电解质。

本发明的一个实施例中，所述电解质盐为高氯酸锂、六氟磷酸锂或者六氟磷酸四乙基胺。 

本发明的一个实施例中，所述增塑剂溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯中的一种或者多种。 

本发明的一个实施例中，在所述液体电解质溶液中，所述电解质盐的浓度为0.6摩尔/升至1.5摩尔/升。 

本发明的一个实施例中，所述聚合物基质材料为聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯，并且所述聚甲基丙烯酸甲酯与所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯的质量比为1:10至1:4；以及：所述聚合物基质材料与所述电解质盐的质量比为1.8:1至2.6:1。 

本发明的一个实施例中，所述无机填料为纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、纳米氧化镁或者纳米二氧化钛，并且所述无机填料与所述聚合物基质材料的质量比为1:9至1:10.5。 

本发明的一个实施例中，所述有机溶剂为四氢呋喃、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺或者1-甲基-2-吡咯烷酮，并且所述有机溶剂与所述聚合物基质材料的体积质量比为5:1至10:1。 

本发明的一个实施例中，所述离子液体为1,2-二甲基-3-N-丁基咪唑、1-甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸或者1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸，并且所述离子液体与聚合物基质材料的质量比为1.5:1至2.2:1。 

本发明的实施例中所提供的制造共混离子液体复合凝胶聚合物电解质的方法操作简单、生产成本低、安全性高且制备工艺易于掌控，可广泛应用于电解质的生产中。 

附图说明

图1是本发明一个实施例的制造凝胶聚合物电解质的方法的流程示意图。 

具体实施方式

下面将结合附图详细说明本发明的实施例的制造凝胶聚合物电解质的方法的具体步骤。 

图1为本发明一个实施例的制造凝胶聚合物电解质的方法的流程示意图。下面结合具体的实施例对该方法的各个步骤进行详细说明。 

步骤10：制备液体电解质溶液。 

如图1所示，在步骤10中，可以将电解质盐溶于增塑剂溶剂中，获得液体电解质溶液。