[发明专利]一种电化学能源器件及其制备方法

说明书

本发明公开了公开一种电化学能源器件及其制备方法，该电化学能源器件以碱性阴离子交换复合膜作为固态电解质和支撑层，且碱性阴离子交换复合膜为季铵化壳聚糖－聚乙烯醇膜。由于季铵化壳聚糖－聚乙烯醇膜是一种良好的全固态电解质，在环境温度下具有高离子导电率的低成本无毒材料，具有良好的机械强度和优异的电化学性能，将季铵化壳聚糖－聚乙烯醇膜应用于电化学能源器件，决了传统电解质易泄露的问题，降低了封装难度，在一定程度上节约了成本，适合于工业化生产。

技术领域

本发明涉及电容器技术领域，具体而言，涉及一种电化学能源器件及其制备方法。

背景技术

近年来，随着全球经济的发展、世界人口总量的扩张以及市场对便携电子设备、汽车等需求量的快速增加，全球的能源消耗与环境问题日益加剧。全球的能源需求量在本世纪中期将是当今的两倍，而在2100年时将超过当今的3倍，因此开发清洁、可再生利用和可持续发展的能源(如太阳能、风能等)以及价格低廉、环境友好的能源转换和贮存技术是21世纪的巨大机遇和挑战。

超级电容器作为一种独特的电能存储设备，它是连接二次电池和传统电容器之间的重要桥梁，其具有广泛的应用前景，备受全球关注。一般的超级电容器由电极、电解质、隔膜组成。电解质性能的好坏直接决定了超级电容器的储电能力和稳定性结构。液态电解质是出现最早，也是使用最广和性能最好的电解质。液态电解液由于其出色的电导率，为超级电容器提供了很小的充放电内阻，从而降低了电容器的能量损耗和发热，但是其存在很大的漏液风险，对封装的要求较高，安全性难以保障。固体电解质是比较新式的电解质材料，不会有电解液泄漏的危险，封装难度有所降低，稳定。

比较常见的固态电解质材料是凝胶态固化电解质，这种电解质中往往含有一定的溶剂，所以导电性能优秀，能够提供足够小的电池内阻。用凝胶制成的电解质不易泄露但是分解电压低，不稳定，仍然需要隔膜材料固定，同时电容量与液态电解质相比并没有提高，所以应用前景并不乐观。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电化学能源器件及其制备方法。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种电化学能源器件，电化学能源器件以碱性阴离子交换复合膜作为固态电解质和支撑层，且碱性阴离子交换复合膜为季铵化壳聚糖－聚乙烯醇膜。

目前，比较常见的固态电解质材料是凝胶态固化电解质，这种电解质中往往含有一定的溶剂，所以导电性能优秀，能够提供足够小的电池内阻。用凝胶制成的电解质不易泄露但是分解电压低，不稳定，仍然需要隔膜材料固定，同时电容量与液态电解质相比并没有提高，所以应用前景并不乐观。而良好的全固态电解质是一种在环境温度下具有高离子导电率的低成本无毒材料，具有良好的机械强度和优异的电化学性能。

鉴于此，本发明实施例提供一种电化学能源器件，电化学能源器件以碱性阴离子交换复合膜作为固态电解质和支撑层，且碱性阴离子交换复合膜为季铵化壳聚糖－聚乙烯醇膜。由于季铵化壳聚糖－聚乙烯醇膜是一种良好的全固态电解质，是一种在环境温度下具有高离子导电率的低成本无毒材料，具有良好的机械强度、和优异的电化学性能，将季铵化壳聚糖－聚乙烯醇膜作为电化学能源器件的固态电解质和支撑层，决了传统电解质易泄露的问题，降低了封装难度，在一定程度上节约了成本，适合于工业化生产。

在可选的实施方式中，电化学能源器件选自碱性燃料电池和柔性全固体超级电容器中的任意一种。

在可选的实施方式中，碱性阴离子交换复合膜通过以下方法制备得到：

将壳聚糖、含有季铵基团的水溶性聚合物以及聚乙烯醇的混合溶液倒入模具中，干燥成膜，将膜剥离后，进行交联和离子交换处理，制备出碱性阴离子交换复合膜。