[发明专利]基于聚乙烯醇-普洛沙姆的双网络物理交联离子凝胶电解质体系及其制备方法

说明书

本发明提供基于聚乙烯醇‑普洛沙姆的双网络物理交联离子凝胶电解质体系及其制备方法，将聚乙烯醇(PVA)与蒸馏水混合、密封后，置于80‑100℃下水浴加热、搅拌1‑3h直至聚乙烯醇(PVA)全部溶解，即得到聚乙烯醇(PVA)溶液；将硼砂在搅拌状态下加入到去离子水中，得到硼砂溶液；将普洛沙姆(Pluronic)与氯化钠(NaCl)混合后，向上述混合物中加入聚乙烯醇(PVA)溶液混合、密封后，置于50‑70℃下水浴加热、搅拌1‑3h后，即得到溶胶体系；向溶胶体系中加入硼砂溶液，置于50‑70℃下水浴加热、搅拌1‑3h后，静置20‑30h，即得到基于聚乙烯醇‑普洛沙姆的双网络物理交联离子凝胶电解质体系(PVA‑Pluronic P123‑NaCl)。该凝胶电解质体系具有良好的自修复性能与优良电化学性能。

技术领域

本发明涉及超级电容器合成技术领域，更具体地说涉及一种基于聚乙烯醇-普洛沙姆的双网络物理交联离子凝胶电解质体系及其制备方法。

背景技术

超级电容器是一种清洁高效可持续的能源装置，因为其具备使用寿命长且安全性高等诸多优势获得了人们的关注。超级电容器的主要结构包括电极材料、隔膜、电解液、集流体等，其中电极材料和电解质不仅是超级电容器的主要组成部分，更是现今阻碍超级电容器发展而亟待获得突破性进展的两大方面。

因为聚乙烯醇基(PVA)是一种可以作为超级电容器的理想凝胶电解质，而现阶段聚乙烯醇基(PVA)凝胶电解质存在伸长率较差的问题，在某些环境及条件下并不能满足实际使用需求。针对这种情况，本课题主要对于聚乙烯醇基(PVA)凝胶电解质的伸长率进行了改善，同时将制备的凝胶电解质应用于超级电容器进行了探究。本课题选取聚乙烯醇基(PVA)水凝胶作为超级电容器电解质，碳质材料作为电极材料，同时选择以硼砂对于聚乙烯醇(PVA)进行交联。主要选用普洛沙姆(Pluronic)对于聚乙烯醇(PVA)水凝胶进行改性，利用普洛沙姆(Pluronic P123)在水溶液体系中形成的胶束与聚乙烯醇(PVA)链段上具有的大量羟基进行缔合形成氢键，形成胶束弹性体。特别针对现阶段聚乙烯醇(PVA)水凝胶断裂伸长率较差(不足400％)的情况希望使用Pluronic P123的掺入对其进行改善，并通过调整实验方案获得性能最优的聚乙烯醇(PVA)水凝胶。并在此基础上实现超级电容器的组装，并探究组装的超级电容器的电化学性能。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种基于聚乙烯醇-普洛沙姆的双网络物理交联离子凝胶电解质体系及其制备方法，以聚乙烯醇-普洛沙姆作为添加剂，利用普洛沙姆(Pluronic)作为具有代表性的ABA型两亲性嵌段共聚物形成胶束，配合硼酸酯键将聚乙烯醇(PVA)中的羟基进一步络合，形成基于动态共价键的胶束弹性体，提升制备的凝胶电解质的拉伸性能。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

基于聚乙烯醇-普洛沙姆的双网络物理交联离子凝胶电解质体系及其制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将聚乙烯醇(PVA)与蒸馏水混合、密封后，置于80-100℃下水浴加热、搅拌1-3h直至聚乙烯醇(PVA)全部溶解，即得到聚乙烯醇(PVA)溶液，其中，聚乙烯醇(PVA)溶液中聚乙烯醇(PVA)的质量百分数为15-20％，聚乙烯醇(PVA)的数均分子量为75000；

步骤2，将硼砂在搅拌状态下加入到去离子水中，得到硼砂溶液，其中，硼砂溶液中硼砂的的质量百分数为1-1.5％，硼砂的相对分子质量为381；

步骤3，将普洛沙姆(Pluronic)与氯化钠(NaCl)混合后，向上述混合物中加入步骤1制备得到的聚乙烯醇(PVA)溶液混合、密封后，置于50-70℃下水浴加热、搅拌1-3h后，即得到溶胶体系，其中，普洛沙姆(Pluronic)与氯化钠(NaCl)的质量比为(1-2)：(1-2)，聚乙烯醇(PVA)溶液的加入量为1-4质量份；