[发明专利]一种双网络水凝胶电解质及其制备和应用

权利要求书

1.一种水凝胶电解质，为中性双网络水凝胶电解质，以具有刚性和水溶性的天然高分子材料作为第一种聚合物网络，以具有柔性和水溶性的合成高分子材料作为第二种聚合物网络，两种高分子互相结合形成双网络，以硫酸盐为中性导电无机盐，采用γ-射线或电子束辐射聚合交联的方法制备得到，其中所述硫酸盐选自下列化合物中的一种或多种：硫酸锂、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铵、硫酸镁、硫酸钙和硫酸锌。

2.如权利要求1所述的水凝胶电解质，其特征在于，所述天然高分子材料选自下列材料中的一种或多种：琼脂糖、藻酸丙二醇酯、Kappa-角叉菜胶、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、明胶、黄原胶、羟乙基淀粉、羧甲基淀粉、乙酸酯淀粉和树胶。

3.如权利要求1所述的水凝胶电解质，其特征在于，所述合成高分子材料选自下列材料中的一种或多种：聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、二烯丙基季铵盐聚合物和聚环氧琥珀酸。

4.权利要求1～3任意一项所述水凝胶电解质的制备方法，包括以下步骤：

1)配制天然高分子材料、合成高分子材料单体、交联剂和硫酸盐的混合溶液；

2)对步骤1)所得混合溶液进行加热、搅拌至全溶；

3)将步骤2)所得混合溶液充分冷却，得到凝胶；

4)将步骤3)所得凝胶在γ射线或电子束下进行辐照聚合交联，形成所述水凝胶电解质。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)的混合溶液中，天然高分子材料的质量浓度为1～100g/L，合成高分子材料单体的摩尔浓度为0.1～10mol/L，交联剂的摩尔浓度为10^-5～10^-3mol/L，硫酸盐的浓度≤2mol/L。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)在80～100℃进行加热搅拌，使天然高分子材料充分溶解。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤3)冷却温度为0～20℃，使天然高分子材料的高分子链充分缠绕。

8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤4)采用γ-射线辐照，剂量率为10～100Gy/min，剂量为0.1～10kGy；或者，采用电子加速器产生电子束辐照，剂量率为1～10kGy/pass，剂量为1～10kGy。

9.权利要求1～3任意一项所述水凝胶电解质作为超级电容器的电解质材料的应用。