凝膠聚合物電解質及其製備方法、超級電容器及其應用的製作方法

2023-09-16 19:40:10 3

凝膠聚合物電解質及其製備方法、超級電容器及其應用的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質及其製備方法、超級電容器及其應用。該凝膠聚合物電解質含有活性填料、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、有機離子液體電解液；其中，活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的重量之比為3~20：100。其製備方法包括漿料的配製、凝膠聚合物電解質膜的製備、凝膠聚合物電解質的製備的步驟。超級電容器含有該凝膠聚合物電解質。本發明凝膠聚合物電解質機械強度和導電率高，成本低，其製備方法工藝簡單，技術成熟，成品率和效率高，有效降低了生產成本。含有凝膠聚合物電解質的超級電容器成品率高，生產成本低，具有優異的電化學性能，擴大了超級電容器的應用範圍。
【專利說明】凝膠聚合物電解質及其製備方法、超級電容器及其應用
【技術領域】
[0001]本發明屬於電化學電源【技術領域】，具體涉及一種凝膠聚合物電解質及其製備方法、超級電容器及其應用。
【背景技術】
[0002]超級電容器是一種介於充電電池和電容器之間的新型能源器件，具有體積小、容量大、充電速度快、循環壽命長、放電效率高、工作溫度範圍寬、可靠性好和無汙染免維護等優點，是一種新型、高效、實用的能量儲存裝置，因而被廣泛應用於軍事領域、移動通訊裝置、計算機，以及電動汽車的混合電源等。
[0003]超級電容器工作電解質分為水系電解液、有機液體電解液和聚合物電解質。水系電解液的分解電壓低，因而研究較少。目前廣泛使用的有機液體電解質的優點是電導率高，但是由於含有易燃、易揮發的有機溶劑，其在充放電過程中釋放出可燃氣體，特別是在某些非常規工作條件下(如大功率充放電、過充過放等)產生大量熱會加速氣體的產生，導致電池內壓增高，氣體洩漏，甚至起火爆炸，因而存在嚴重的安全隱患。
[0004]目前，為了克服有機液體電解液的上述缺陷，本領域開發出固態凝膠聚合物電解質。該固態聚合物電解質因具有安全、無洩漏、漏電流小、可任意形狀化等優點而被研究者們所重視和應用。但是固態聚合物電解質室溫下電導率較低(10-5~10-4S/Cm)，不能滿足鋰離子電池大電流充放電的特性，導致其應用受到限制。
[0005]為了克 服固態聚合物電解質電導率低的缺陷，當前出現了凝膠聚合物電解質，該凝膠聚合物電解質具有液態電解質和固態電解質的優點，能改善固態聚合物電解質的導電性能和提高液體電解質的安全性能。但是凝膠聚合物電解質存在一嚴重缺陷是其機械強度低，因此，制約了該凝膠聚合物電解質的產業化生產，導致現有凝膠聚合物電解質的生產成本高。目前主要通過共聚、接枝生成交聯共聚物、摻雜納米金屬氧化物等手段能夠在一定程度上提高聚合物電解質的機械強度。但是，效果並不是很理想，電池成品率不高。另外，現有的凝膠聚合物電解質對導電性能改善有限，不能很好的滿足市場日益擴大的需求和應用範圍。

【發明內容】

[0006]本發明實施例的目的在於克服現有技術的上述不足，提供一種機械強度和導電率高、成本低的凝膠聚合物電解質及其製備方法。
[0007]本發明實施例的另一目的在於提供一種包括凝膠聚合物電解質的超級電容器及其應用。
[0008]為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下:
[0009]一種凝膠聚合物電解質，含有活性填料、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、有機離子液體電解液；其中，活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)重量之比為:1~20:100。
[0010]以及，上述凝膠聚合物電解質的一種製備方法，包括如下步驟:[0011]將聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)溶於有機溶劑中，再按照活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)重量之比加入活性填料，在3(T50°C下攪拌混合，得到漿料；
[0012]將所述漿料塗覆於基底上，真空乾燥，得到凝膠聚合物電解質膜；
[0013]在乾燥惰性氣體的保護下，將所述凝膠聚合物電解質膜置於濃度為0.5~
1.5mol/L的有機離子液體電解液中浸潰10~60min,取出得到所述凝膠聚合物電解質。
[0014]以及，一種超級電容器，所述超級電容器包括上述的凝膠聚合物電解質。
[0015]以及，上述的超級電容器在通訊設備、計算機、電動汽車和軍事領域中的應用。
[0016]上述凝膠聚合物電解質的製備方法採用P(VDF-HFP)聚合物為基底，並在該基底中分散活性填料，有效增強了該凝膠聚合物電解質膜導電性，同時提高了該凝膠聚合物電解質膜的機械強度和吸收電解質的能力。將凝膠聚合物電解質膜浸泡電解液中後，能有效的將電解質吸收並保留在該凝膠聚合物電解質膜中，從而有效的提高了該凝膠聚合物電解質的導電性能。
[0017]上述凝膠聚合物電解質的製備方法只需將P(VDF-HFP)聚合物和活性填按要求配製成漿料，然後塗覆成膜，浸潰於有機離子液體電解液中即可。其工藝簡單，技術成熟，成品率和生產效率高,有效降低了生產成本。
[0018]上述超級電容器由於採用上述方法製備的凝膠聚合物電解質，由於該凝膠聚合物電解質具有高的導電率，從而有效提高了超級電容器電化學性能，如倍率性能。該凝膠聚合物電解質具有的高機械性能和低生產成本，有效提高了該超級電容器的成品率，降低了超級電容器的生產成本，從而使得該超級電容器能實現產業化生產。
[0019]正是由於該超級電容器具有優異的電化學性能，從而有效擴大了上述超級電容器的應用範圍。將該超級電容器在通訊設備、計算機、電動汽車和軍事領域中的應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是發明實施例凝膠聚合物電解質的製備方法工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0022]本發明實施例提供了一種機械強度和導電率高、成本低的凝膠聚合物電解質。該凝膠聚合物電解質含有活性填料、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、有機離子液體電解液；其中，活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的重量之比為3~20:100。
[0023]具體地，上述聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的重均分子量優選為30萬~80萬。聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的耐溶劑性能較好，具有良好的成膜性和熱穩定性以及電化學穩定性，與其他聚合物基體相比，該P (VDF-HFP)具有更低的結晶度和熔點。將其作為該凝膠聚合物電解質的基體，在活性填料共同作用下，賦予該凝膠聚合物電解質優良的電化學穩定性能和機械性能以及較高的離子導電率，且與電極的接觸性更好。
[0024]活性填料為Li1QGeP2S12、Li3N, LiAlO2, AgI中的至少一種；活性填料的粒徑為100-5000納米。上述活性填料加入並攪拌後，其均勻分散，並與P(VDF-HFP)形成均勻的漿料。
[0025]有機離子液體電解液包括第一組分和第二組分，第一組分優選自N- 丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽、N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽中的一種，第二組分優選自乙腈、碳酸丙烯酯中的一種；也即，該有機離子液體電解液中以N- 丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽或N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為溶質，以乙腈或碳酸丙烯酯乙腈中的一種為溶齊U。該電解液濃度為0.5-1.5mol/L。
[0026]由上所述，上述凝膠聚合物電解質的製備方法採用P(VDF-HFP)聚合物為基底，並在該基底中分散活性填料，有效增強了該凝膠聚合物電解質膜導電性，同時提高了該凝膠聚合物電解質膜的機械強度和吸收電解質的能力。將凝膠聚合物電解質膜浸泡電解液中後，能有效的將電解質吸收並保留在該凝膠聚合物電解質膜中，從而有效的提高了該凝膠聚合物電解質的導電性能。通過對P(VDF-HFP)、活性填料和有機離子液體電解液的進一步選擇，能顯著改善該凝膠聚合物電解質的導電性和機械性能。
[0027]相應地，本發明實施例提供了一種工藝簡單的上述實施例中凝膠聚合物電解質的製備方法。該方法工藝流程如圖1所示，其包括如下步驟:
[0028]SOl:漿料的配製:將聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)溶於有機溶劑中，再按照活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)重量之比加入活性填料，在3(T50°C下攪拌混合，得到漿料；
[0029]S02:凝膠聚合物電解質膜的製備:將步驟SOl中的漿料塗覆於基底上，真空乾燥，得到凝膠聚合物電解質膜；
[0030]S03:凝膠聚合物電解質的製備:在乾燥惰性氣體的保護下，將所述凝膠聚合物電解質膜置於濃度為0.5?1.5mol/L的有機離子液體電解液中浸潰10?60min，取出得到所述凝膠聚合物電解質。
[0031]具體地，上述步驟SOl中，P(VDF-HFP)、活性填料如上文所述，為了節約篇幅，在此不再贅述。
[0032]有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N，N_二甲基甲醯胺、乙腈、乙醇中的一種以上。該有機溶劑能有效使得聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)有效溶解，並配製均勻分散且穩定的粘稠漿料，將該粘稠漿料進行下步塗板處理時，能使得該含有聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)粘稠漿料均勻塗布在基底上，使得形成的凝膠聚合物電解質膜厚度均勻，浸溼和吸附電解液能力均衡。當然，本申請還可以用其他本領域公知的能溶解聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的有機溶劑。
[0033]優選地，作為本發明優選實施例，該步驟SOl中配製聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的粘稠漿料優選在乾燥惰性的氣體保護的環境中進行，具體的方法為:乾燥惰性的氣體保護的環境中，將聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)溶於有機溶劑中，再按照活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)重量之比為3?20:100加入無機填料，在3(T50°C下攪拌混合，使得聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)完全溶解，以形成均勻穩定的粘稠漿料。在該實施例中，含聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的粘稠漿料的配製在乾燥惰性的氣體保護的環境中進行的目的是為了防止空氣中的水分被含聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的粘稠漿料吸附，從而影響該粘稠漿料的穩定性能和塗板後得到凝膠聚合物電解質膜的性能。
[0034]上述步驟S02中，將步驟SOl中配製含粘稠漿料塗覆在基底上的方式可以採用本領域公知的方式塗覆在基底上。其中，基底優選光滑潔淨的玻璃板，當然該基底還可以選用本領域常用的其他基底。這樣，經乾燥處理後所形成的凝膠聚合物電解質膜厚度均勻，電化學性能穩定，結構牢固，機械強度高。漿料塗覆在基底上的量優選為經乾燥處理後所到的膜層厚度是50?200 μ m。這一優選的厚度能有效提高凝膠聚合物電解質對電荷的傳輸性能和機械性能，從而提高下文中含有該凝膠聚合物電解質的超級電容器的電化學性能和成品率。
[0035]該步驟S02中，真空乾燥的溫度優選為70°C?100°C，乾燥時間優選為24?48小時；真空度可以為0.0lMPa,當然如果條件允許，真空度越高越好。該優選的乾燥條件，能有效的除去粘稠漿料中的有機溶劑，同時能進一步改善該凝膠聚合物電解質膜的相關性能，如對電解液的吸附性能等。
[0036]上述步驟S03中，凝膠聚合物電解質膜浸泡在電解液中的操作優選在氬氣或者其他惰性氣體保護的環境中進行，如在充滿氬氣的手套箱中進行。乾燥惰性的氣體保護目的是為了防止空氣中的水分隨同電解質一同被凝膠聚合物電解質膜吸附其中，從而保證凝膠聚合物電解質的電學性能。凝膠聚合物電解質膜在電解液中經充分吸附後，電解液被吸附並固定在該凝膠聚合物電解質膜中，從而形成機械強度和導電率高的凝膠聚合物電解質。
[0037]該步驟S03中，有機離子液體電解液包括第一組分和第二組分，第一組分選自N- 丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽、N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽中的一種，第二組分選自乙腈、碳酸丙烯酯中的一種；也即，該有機離子液體電解液中以N-丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽或N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為溶質，以乙腈或碳酸丙烯酯乙腈中的一種為溶劑。該電解液濃度為0.5-1.5mol/L。
[0038]上述實施例聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質的製備方法只需將聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、活性填料和有機溶劑攪拌均勻，有效增強了凝膠聚合物電解質膜的機械強度，同時有效提高了該凝膠聚合物電解質膜吸收電解質的能力；然後塗在光滑平板基體上乾燥得到凝膠聚合物電解質膜，再將電解質膜浸泡在電解液中，能有效的將有機離子液體電解質吸收並保留在該凝膠聚合物電解質膜中，從而有效的提高了該凝膠聚合物電解質的導電性能；取出作表面處理後獲得聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質。這樣有效克服了現有凝膠聚合物電解質的機械強度不高以及現有凝膠聚合物電解質導電率不高的缺陷。另外，該凝膠聚合物電解質的製備方法工藝簡單，技術成熟，成品率和效率高，有效降低了生產成本。
[0039]本發明實施例還提供了一種超級電容器，該超級電容器包括上文所述的凝膠聚合物電解質。
[0040]具體地，超級電容器的製備方法如下:
[0041]步驟S04.製備凝膠聚合物電解質:該凝膠聚合物電解質由上文所述的凝膠聚合物電解質製備方法製備而成；
[0042]步驟S05.製備電芯:將步驟S04製備凝膠聚合物電解質按照電極/凝膠聚合物電解質/電極層疊方式依次層疊，製成電芯；
[0043]步驟S06.封裝電容器:將步驟S05製備電芯裝入電容器殼體內，密封，製得超級電容器。
[0044]上述步驟S05中電極的製備方法和電芯的製備方法以及步驟S06中的封裝電容器方法均可以按照本領域常規的方法製備即可。另外，步驟S05中的電芯可以是圓形或其他根據不同超級電容器需要的形狀。
[0045]上述超級電容器由於採用上述方法製備的凝膠聚合物電解質，由於該凝膠聚合物電解質具有高的導電率，從而有效提高了超級電容器的電化學性能，如倍率性能。該凝膠聚合物電解質具有的高機械性能和低生產成本，有效提高了該超級電容器的成品率，降低了超級電容器的生產成本，從而使得該超級電容器能實現產業化生產。另外該超級電容器製備方法工藝技術成熟，條件易控，合格率高。
[0046]本發明實施例進一步提供了上述超級電容器的應用範圍，該應用範圍包括通訊設備、計算機、電動汽車、電子產品等。
[0047]以下通過多個實施例來舉例說明上述凝膠聚合物電解質及其製備方法、超級電容器及其應用等方面。
[0048]實施例1
[0049]聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質及其製備方法，該製備方法包括如下步驟:
[0050]Sll:漿料的配製:將IOg聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(重均分子量50萬)溶於約30g N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻，並向體系中加入0.9g粒徑為5000納米的LiltlGeP2S12,並給體系升溫到40°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料。
[0051]S12:凝膠聚合物電解質膜的製備:將得到的漿料均勻地塗在潔淨的玻璃板上，再在100°C、0.0lMPa真空下乾燥後，得到厚度約120 μ m的摻雜活性填料的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質膜。
[0052]S13:凝膠聚合物電解質的製備:將乾燥好的凝膠聚合物電解質膜放入充滿氬氣的手套箱中，並將其浸泡在1.2mol/L的有機離子液體電解液中40min,該有機離子液體電解液以N-丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為電解質，以乙腈為溶劑。取出後用濾紙吸乾膜表面的離子液體電解液即得到活性填料摻雜的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質。
[0053]實施例2
[0054]聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質及其製備方法，該製備方法包括如下步驟:
[0055]S21:漿料的配製:將IOg聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(重均分子量30萬)溶於約IOg N，N-二甲基甲醯胺中，攪拌均勻，並向體系中加入0.5g粒徑為2450納米的Li3N,並給體系升溫到50°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料。S22:凝膠聚合物電解質膜的製備:將得到的漿料均勻地塗在潔淨的玻璃板上，再在90°C、0.0lMPa真空下乾燥後，得到厚度約50 μ m的摻雜活性填料的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質膜。
[0056]S23:凝膠聚合物電解質的製備:將乾燥好的凝膠聚合物電解質膜放入充滿氬氣的手套箱中，並將其浸泡在0.5mol/L的有機離子液體電解液中60min，該有機離子液體電解液以N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為電解質，以乙腈為溶劑。取出後用濾紙吸乾膜表面的離子液體電解液即得到活性填料摻雜的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質。
[0057]實施例3[0058]聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質及其製備方法，該製備方法包括如下步驟:
[0059]S31:漿料的配製:將IOg聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(重均分子量70萬)溶於約40g乙腈中，攪拌均勻，並向體系中加入1.2g粒徑為100納米的LiAlO2,並給體系升溫到45°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料。S32:凝膠聚合物電解質膜的製備:將得到的漿料均勻地塗在潔淨的玻璃板上，再在80°C、0.0lMPa真空下乾燥後，得到厚度約160 μ m的摻雜活性填料的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質膜。
[0060]S33:凝膠聚合物電解質的製備:將乾燥好的凝膠聚合物電解質膜放入充滿氬氣的手套箱中，並將其浸泡在0.8mol/L的有機離子液體電解液中30min，該有機離子液體電解液以N- 丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為電解質，以碳酸丙烯酯為溶劑。取出後用濾紙吸乾膜表面的離子液體電解液即得到活性填料摻雜的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質。
[0061]實施例4
[0062]聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質及其製備方法，該製備方法包括如下步驟:
[0063]S41:漿料的配製:將IOg聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(重均分子量80萬)溶於約20g乙醇中，攪拌均勻，並向體系中加入1.5g粒徑為500納米的Agl，並給體系升溫到30°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料。
[0064]S42:凝膠聚合物電解質膜的製備:將得到的漿料均勻地塗在潔淨的玻璃板上，再在70°C、0.0lMPa真空下乾燥後，得到厚度約200 μ m的摻雜活性填料的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質膜。
[0065]S43:凝膠聚合物電解質的製備:將乾燥好的凝膠聚合物電解質膜放入充滿氬氣的手套箱中，並將其浸泡在1.5mol/L的有機離子液體電解液中IOmin,該有機離子液體電解液以N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為電解質，以碳酸丙烯酯為溶劑。取出後用濾紙吸乾膜表面的離子液體電解液即得到活性填料摻雜的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質。
[0066]實施例5
[0067]聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質及其製備方法，該製備方法包括如下步驟:
[0068]Sll:漿料的配製:將IOg聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(重均分子量40萬)溶於約8g N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻，並向體系中加入0.3g粒徑為4000納米的LiltlGeP2S12,並給體系升溫到40°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料。
[0069]S12:凝膠聚合物電解質膜的製備:將得到的漿料均勻地塗在潔淨的玻璃板上，再在100°C、0.0lMPa真空下乾燥後，得到厚度約50 μ m的摻雜活性填料的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質膜。
[0070]S13:凝膠聚合物電解質的製備:將乾燥好的凝膠聚合物電解質膜放入充滿氬氣的手套箱中，並將其浸泡在0.5mol/L的有機離子液體電解液中40min，該有機離子液體電解液以N-丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為電解質，以乙腈為溶劑。取出後用濾紙吸乾膜表面的離子液體電解液即得到活性填料摻雜的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質。
[0071]實施例6
[0072]聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質及其製備方法，該製備方法包括如下步驟:
[0073]S21:漿料的配製:將IOg聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(重均分子量60萬)溶於約30g N, N-二甲基甲醯胺中，攪拌均勻，並向體系中加入2g粒徑為3000納米的Li3N,並給體系升溫到50°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料。
[0074]S22:凝膠聚合物電解質膜的製備:將得到的漿料均勻地塗在潔淨的玻璃板上，再在90°C、0.01MPa真空下乾燥後，得到厚度約195 μ m的摻雜活性填料的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質膜。
[0075]S23:凝膠聚合物電解質的製備:將乾燥好的凝膠聚合物電解質膜放入充滿氬氣的手套箱中，並將其浸泡在1.5mol/L的有機離子液體電解液中60min，該有機離子液體電解液以N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為電解質，以乙腈為溶劑。取出後用濾紙吸乾膜表面的離子液體電解液即得到活性填料摻雜的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質。
[0076]對比實施例:
[0077]—種凝膠聚合物電解質的製備方法，其包括如下步驟:
[0078]S51:漿料的配製:將IOg聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(重均分子量50萬)溶於約30g N-甲基吡咯烷酮中，並給體系升溫到40°C攪拌得到均勻的漿料；
[0079]S52:凝膠聚合物電解質膜的製備:將得到的漿料均勻地塗在潔淨的玻璃板上，再在100°C、0.01MPa真空下乾燥後，得到厚度約120μπι的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質膜聚合物膜；
[0080]S53:凝膠聚合物電解質的製備:將乾燥好的凝膠聚合物電解質膜放入充滿氬氣的手套箱中，並將其浸泡在1.2mol/L的有機離子液體電解液中40min,該有機離子液體電解液以N-丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽為電解質，以乙腈為溶劑。取出後用濾紙吸乾膜表面的離子液體電解液即得到聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基凝膠聚合物電解質。
[0081]超級電容器的製備:
[0082]電極的製備:稱取9g活性炭(比表面積約為1000m2/g) >0.35g乙炔黑和0.5g聚偏氟乙烯，並加入70gN-甲基吡咯烷酮，充分攪拌使之成為混合均勻的漿料。然後將其刮塗於經乙醇清洗過的鋁箔上，在0.01MPa的真空下100°C乾燥至恆重，並於IOMPa壓力下輥壓製成石墨烯電極，並切成電極圓片； [0083]超級電容器的封裝:分別將電極與本實施例1-4以及對比實施例製備的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)基底凝膠薄膜分別按照電極/凝膠聚合物電解質/電極的層疊次序依次層疊、卷繞，裝入電容器殼體中，密封。
[0084]電容特性的測試:
[0085]利用充放電測試儀，將上述實施例1~6和對比例製備的P (VDF-HFP)基凝膠聚合物電解質電容器分別用於上述組裝好的超級電容器進行恆流充放電測試，在0-2.7V的電化學窗口內，以0.5A/g的電流測得比電容數據如下表1:
[0086]表1[0087]
【權利要求】
1.一種凝膠聚合物電解質，含有活性填料、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、有機離子液體電解液；其中，活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的重量之比為3~20:100。
2.如權利要求1所述的凝膠聚合物電解質，其特徵在於:所述活性填料為Li1(lGeP2S12、Li3N、LiA102、AgI 中的至少一種。
3.如權利要求1所述的凝膠聚合物電解質，其特徵在於:所述活性填料的粒徑為100~5000納米。
4.如權利要求1所述的凝膠聚合物電解質的製備方法，其特徵在於:所述聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的重均分子量為30萬~80萬。
5.如權利要求1所述的凝膠聚合物電解質的製備方法，其特徵在於，所述有機離子液體電解液包括第一組分和第二組分，第一組分選自N- 丁基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽、N-甲氧基乙基-N-甲基嗎啉四氟硼酸鹽中的一種，第二組分選自乙腈、碳酸丙烯酯中的一種。
6.如權利要求1或5所述的凝膠聚合物電解質的製備方法，其特徵在於:所述凝膠聚合物電解質膜的厚度為50-200 μ m。
7.如權利要求1~6任一項所述的凝膠聚合物電解質的製備方法，包括如下步驟: 將聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)溶於有機溶劑中，再按照活性填料和聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)重量之比加入活性填料，在3(T50°C下攪拌混合，得到漿料； 將所述漿料塗覆於基底上，真空乾燥，得到凝膠聚合物電解質膜； 在乾燥惰性氣體的保護下，將所述凝膠聚合物電解質膜置於濃度為0.5~1.5mol/L的有機離子液體電解液中浸潰10~60min，取出得到所述凝膠聚合物電解質。
8.如權利要求7所述的凝膠聚合物電解質的製備方法，其特徵在於:所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲醯胺、乙腈、乙醇中的至少一種。
9.一種超級電容器，其特徵在於，所述超級電容器包括權利要求8所述的凝膠聚合物電解質。
10.如權利要求9所述的超級電容器在通訊設備、計算機、電動汽車和軍事領域中的應用。
【文檔編號】H01G9/022GK103779089SQ201210417194
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月26日 優先權日:2012年10月26日
【發明者】周明傑, 劉大喜, 王要兵, 鍾玲瓏 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司