[发明专利]两性离子水凝胶、电解质、二次电池或超级电容器、及用电设备

说明书

本发明提供了一种两性离子水凝胶、电解质、二次电池或超级电容器、及用电设备，涉及高分子功能材料领域。该两性离子水凝胶包括：网络支撑体和分布于所述网络支撑体内的电解质盐；其中：所述网络支撑体包括第一聚合物网络结构和第二聚合物网络结构，所述第一聚合物网络结构主要由两性离子单体聚合而成，所述第二聚合物网络结构用于为所述网络支撑体提供支撑强度，所述第二聚合物网络结构与所述第一聚合物网络结构相互交织设置。该两性离子水凝胶具备良好的的电导率，利用该两性离子水凝胶作为电解质所形成的二次电池，超级电容器，可以有效抑制金属电极上副产物的生成，从而提升二次电池、超级电容器的性能，进而可以提升用电设备的性能。

技术领域

本申请涉及高分子功能材料领域，尤其涉及一种两性离子水凝胶、电解质、二次电池或超级电容器、及用电设备。

背景技术

随着传统化石能源的巨量使用，带来的环境问题愈演愈烈，并且传统化石能源属于不可再生资源，化石资源的日益枯竭，也引发了世界范围内的能源危机。因此，需要二次电池新能源作为可再生资源使用。

目前的研究热点主要在于二次电池中的金属电极。金属电极在电解质中容易发生严重的腐蚀和不可逆的副反应，即在电极表面的大量生长金属枝晶，这会造成金属负极的不可逆消耗，甚至刺穿隔膜而发生短路。上述问题造成二次电池等器件的实际容量和循环性能的下降，限制了规模化应用。

发明内容

本申请公开了一种两性离子水凝胶、电解质、二次电池或超级电容器、及用电设备，将本申请中的两性离子水凝胶的作为电解质组成二次电池、超级电容器，可以有效减少金属电极上副产物的生成，达到提升二次电池、超级电容器性能的目的。

为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：

一种两性离子水凝胶，包括：网络支撑体和分布于所述网络支撑体内的电解质盐；其中：

所述网络支撑体包括第一聚合物网络结构和第二聚合物网络结构，所述第一聚合物网络结构主要由两性离子单体聚合而成，所述第二聚合物网络结构与所述第一聚合物网络结构相互交织设置。

进一步地，所述两性离子单体的分子链段的同一侧含有正电荷基团和负电荷基团。

本申请还提供一种两性离子水凝胶，网络支撑体和分布于所述网络支撑体内的电解质盐，其中：

以所述网络支撑体为基准计，形成所述网络支撑体的原料包括以下重量百分比的组分：去离子水50～80％、两性离子单体5～10％、交联剂0.025～0.05％、引发剂0.05～0.1％和附加聚合物10～45％；

以所述去离子水为基准计，所述电解质盐的摩尔浓度为0.1～5mol/L。

进一步地，所述两性离子单体包括4-乙烯基吡啶丙磺酸内盐、3-(1-乙烯基-3-咪唑)丙磺酸内盐、1-羧甲基-3-乙烯基咪唑氯盐或N,N-二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)铵基丙磺酸内盐中的至少一种。优选地，所述两性离子单体包括4-乙烯基吡啶丙磺酸内盐。

所述4-乙烯基吡啶丙磺酸内盐、3-(1-乙烯基-3-咪唑)丙磺酸内盐、1-羧甲基-3-乙烯基咪唑氯盐和N,N-二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)铵基丙磺酸内盐的结构式如下：

进一步地，所述交联剂包括N,N-亚甲基双丙稀酰胺，二甲基丙烯酸乙二醇脂中的至少一种。优选地，所述交联剂包括N,N-亚甲基双丙稀酰胺。

进一步地，所述引发剂包括水溶性引发剂或氧化还原引发剂；

所述水溶性引发剂包括1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、二苯甲酮、2，4-二羟基二苯甲酮或2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮中的至少一种；