CN102360950B - 一种用于柔性固态超级电容器的隔膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于柔性固态超级电容器的隔膜及其制备方法，隔膜由纤维支撑体和聚合物电解质，聚合物电解质由聚合物基体、电解质以及添加剂组成，其特征在于：将聚合物、电解质、添加剂按照质量比，混合均匀制成聚合物电解质浆料；将聚合物电解质浆料利用刮涂法涂覆到纤维布上，干燥，得到柔性固态超级电容器隔膜，厚度为30～120um；其纤维布作为支撑体，与附着的聚合物电解质形成结构功能一体化隔膜，降低储能单元重量，可以提高柔性超级电容器的强度，利于与汽车内饰件一体化设计，聚合物电解质提供载流离子，满足器件的储能功能，节省新能源汽车装配空间，安全环保。
Description
技术领域
本发明涉及涉及一种用于柔性固态超级电容器的隔膜及其制备方法，属于超级电容器技术领域。
背景技术
超级电容器具有功率密度大、大充放电倍率、循环寿命长、耐温性好、环境友好等优点，与燃料电池、锂离子电池以及镍氢电池等组合成复合电源，满足汽车的启动加速、爬坡、能量回收等要求的同时，延长了电池的使用寿命。目前工业化应用的超级电容器大都采用液体电解液，电解液存在泄漏引起的安全问题，而应用固态电解质隔膜的固态超级电容器，具有较高的安全性。聚合物由于其分子链结构的可设计性，易加工，好的柔韧性，成为固态电解质隔膜的首选。公开号为CN 101354964 A的中国专利报道了一种用于电容器的聚合物复合膜，膜中的稀土催化材料对氢气和氧气具有催化作用，减小了气体带来的问题；公开号为CN 1553462A的中国专利报道了一种采用湿法造纸的方法制备的隔膜，增强纤维的加入改善了膜的强度；汽车的低碳化途径除了改进优化传统发动机效率外，还大力开发基于储能单元的节能及新能源汽车，而目前使用的电池不但重量大而且体积大，给汽车的轻量化及装配设计带来很多问题。公开号为CN 1428356 A的中国专利报道了一种以聚乙烯醇加入氢氧化钾和水制成固态聚合物电解质，加入玻璃纤维提高聚合物电解质强度，降低了电池等储能器件的重量。应用结构功能一体化材料，开发可与汽车部件集成一体化设计的新型储能器件，是汽车用储能器件未来发展的重要方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于柔性固态超级电容器的隔膜及其制备方法，纤维布作为支撑体，可以提高柔性超级电容器的强度，利于与汽车内饰件一体化设计，聚合物电解质提供载流离子，满足器件的储能功能。
本发明的技术方案是这样实现的：一种用于柔性固态超级电容器的隔膜及其制备方法，隔膜由纤维支撑体和聚合物电解质，聚合物电解质由聚合物基体、电解质以及添加剂组成，其特征在于制备方法如下：将聚合物电解质、添加剂按照质量比，混合均匀制成聚合物电解质浆料；将聚合物电解质浆料利用刮涂法涂覆到纤维布上，干燥，得到柔性固态超级电容器隔膜，厚度为30～120um；所述的聚合物电解质按质量份数组成为70～85份的聚合物基体，15～20份的电解质，1～5份的添加剂。
所述聚合物为聚氧乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚乙二醇二甲醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚酰亚胺、聚硅氧烷、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯－六氟丙烯中的一种或几种。
所述的电解质为四氟硼酸四乙基铵、硫酸锂、硫酸铵、高氯酸锂、六氟磷锂、三氟甲基磺酸锂中的一种。
所述的纤维布为玻璃纤维布、玄武岩纤维布、麻纤维布、尼龙纤维布、聚酯纤维布中的一种；上述用于柔性固态超级电容器隔膜制备过程中，所述添加剂包括纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、钛酸钡、纳米三氧化二铝、氧化石墨烯、氧化镁、纳米粘土中的一种。
本发明的积极效果是结合新能源及节能汽车用储能器件发展特点，针对柔性固态超级电容器的关键组成部件，选取纤维布作为支撑体，与附着的聚合物电解质形成结构功能一体化隔膜，降低储能单元重量，提高了柔性固态超级电容器承受外力的能力，利于汽车内饰件/储能单元一体化设计，节省新能源汽车装配空间，安全环保。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步描述，实施例为进一步阐明本发明的特点，不等同于限制本发明，对于本领域的技术人员依照本发明进行的更改，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1：
将8份的聚氧乙烯在乙腈中机械搅拌1小时，加入1.5份六氟磷锂、0.5份纳米三氧化二铝，搅拌4小时，制成聚合物电解质浆料；利用刮涂法将聚合物电解质涂覆到裁切好的玻璃纤维布上，干燥，得到柔性固态超级电容器隔膜，厚度为45um。
实施例2：
将7份聚乙烯醇和1.3份的聚丙烯酸在去离子水中95℃加热，机械搅拌2小时，加入1.5份硫酸铵、0.2份氧化石墨烯，搅拌4小时，制成聚合物电解质浆料；利用刮涂法将聚合物电解质涂覆到裁切好的聚酯纤维布上，干燥，得到柔性固态超级电容器隔膜，厚度为80um。
实施例3：
将7.5份的聚氧乙烯在乙腈中机械搅拌1小时，得到聚合物溶液；将2份六氟磷锂、0.5份钛酸钡在乙腈中搅拌2小时，制成聚合物电解质浆料；利用刮涂法将聚合物电解质涂覆到裁切好的玄武岩纤维布上，干燥，得到柔性固态超级电容器隔膜，厚度为40um。
实施例4：
将8份聚乙二醇在去离子水中搅拌1小时，加入1.5份四氟硼酸四乙基铵，0.5份纳米二氧化钛，搅拌小时，制成聚合物电解质浆料；利用刮涂法将聚合物电解质涂覆到裁切好的尼龙纤维布上，干燥，得到柔性固态超级电容器隔膜，厚度为50um。
实施例5：
将7.5份聚偏氟乙烯在N-甲基吡咯烷酮搅拌2小时，加入1.5份的四氟硼酸四乙基铵，0.5份纳米二氧化钛，机械搅拌4小时，制成聚合物电解质浆料；利用刮涂法将聚合物电解质涂覆到裁切好的玻璃纤维布上，干燥，得到柔性固态超级电容器隔膜，厚度为60um。
Claims (2)
1.一种用于柔性固态超级电容器的隔膜制备方法，隔膜由纤维支撑体和聚合物电解质组成，聚合物电解质由聚合物基体、电解质以及添加剂组成，其特征在于：将聚合物基体、电解质、添加剂按照质量比，混合均匀制成聚合物电解质浆料；将聚合物电解质浆料利用刮涂法涂覆到纤维支撑体上，干燥，得到柔性固态超级电容器隔膜，厚度为 30 ～ 120um ；所述的聚合物电解质组分组成为 70 ～ 85 份的聚合物基体， 15 ～ 20 份的电解质， 1 ～ 5份的添加剂；所述的纤维支撑体为玻璃纤维布、玄武岩纤维布、麻纤维布、尼龙纤维布、聚酯纤维布中的一种。
2.根据权利要求 1 所述一种用于柔性固态超级电容器的隔膜制备方法，其特征在于所述的聚合物基体为聚氧乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚乙二醇二甲醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚酰亚胺、聚硅氧烷、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯－六氟丙烯中的一种或几种；所述的电解质为四氟硼酸四乙基铵、硫酸锂、硫酸铵、高氯酸锂、六氟磷锂、三氟甲基磺酸锂中的一种；上述用于柔性固态超级电容器隔膜制备过程中，所述的添加剂包括纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、钛酸钡、纳米三氧化二铝、氧化石墨烯、氧化镁、纳米粘土中的一种。
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