[发明专利]一种电容器复合电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种电容器复合电解质的制备方法，所述方法将丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯以邻苯二甲酸二丙烯酯作为交联剂共聚得到白色共聚物，然后将所述白色共聚物、电解质基体和纳米氧化物分散在N‑N二甲基甲酰胺溶剂中，加热搅拌形成凝胶；将所述凝胶涂布成膜后浸泡于水中进行相交换，然后干燥得到复合聚合物膜；将所述复合聚合物膜浸泡于四氟硼酸四乙基铵电解液中活化得到所述电容器复合电解质。本发明方法的得到的复合电解质具有良好的机械性能，且同时具备良好的电化学性能，无需额外的支撑体以改善机械性能。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种电容器复合电解质及其制备方法和应用。

背景技术

超级电容器由于其储能机制为电极和电解质之间电化学界面处的简单电荷转移，因此它与其他储能装置相比，可提供强大的脉冲功率，充放电速度快。由于放电电流仅受内阻和发热限制，因此能量转换效率高，具有较高的质量能量密度和体积能量密度；循环寿命长，容量保持率高；工作温度范围较宽。自上世纪五十年代以来，超级电容器成为了化学电源领域中的研究热点。经过近几十年来的发展，超级电容器在电动汽车、电子产品、新能源发电等领域有着十分重要的作用。工作电解质是超级电容器关键的组成部分之一，其中复合电解质有着优秀的安全性能，不易发生燃烧和爆炸，同时兼具电解液与隔膜的作用。

但是目前对于复合电解质的脆性、拉伸性能等力学性能较差，在组装过程中容易导致复合电解质破裂，就会发生短路，降低成品率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种电容器复合电解质及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种电容器复合电解质的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和邻苯二甲酸二丙烯酯、分散剂在水中分散均匀，得到混合体系A，其中，丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的用量的重量比为3:7-9:1；

(2)搅拌状态下使混合体系A升温至85℃以上，向混合体系A中滴加引发剂并混合均匀，然后升温至88-92℃，恒温反应4-5小时，然后降温至50-60℃，加入氨水调节pH值至7-8，得到乳液B；

(3)将乳液B与破乳剂混合搅拌破乳，然后依次用水、有机溶剂洗涤去掉未反应单体后干燥得到白色共聚物；

(4)将所述白色共聚物、电解质基体和纳米氧化物分散在N-N二甲基甲酰胺溶剂(DMF)中，加热搅拌形成凝胶，所述电解质基体为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚氧化乙烯和聚氯乙烯中的至少1种，所述纳米氧化物的用量为：占所述白色共聚物和电解质基体总重量的0-10％；

(5)将所述凝胶涂布成膜后浸泡于水中进行相交换，然后干燥得到复合聚合物膜；

(6)将所述复合聚合物膜浸泡于四氟硼酸四乙基铵电解液中活化得到所述电容器复合电解质。

本发明的电容器复合电解质的制备方法，以邻苯二甲酸二丙烯酯为交联剂聚合丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯，使单体聚合的过程中形成网状或树状结构，使两个单体间的聚合更加完全；聚合温度为85℃以上，反应时间大大缩短，减少了能耗，而且反应温度高，链终止相对较快，分子量会较小，能够更容易实现与基体聚合物进行共混并且可以保持复合电解质的优良电导率和优异拉伸性能；复合聚合物膜制备的过程中通过溶剂蒸发在表面形成大孔结构，然后浸泡在水中，此时水相与油相互相交换，聚合物内部形成丰富的孔结构，可使复合电解质内部及表面具有丰富的孔结构，使电解质中阴阳离子快速转移，从而具有良好的电化学性能；本发明方法得到的复合电解质具有良好的机械性能，无需额外的支撑体以来改善机械性能。

优选地，步骤(1)中，丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的用量的重量比为3:7-8:2。