一种多孔凝胶电解质及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114496589A(43)申请公布日2022.05.13(21)申请号202210182643.7C08L67/04(2006.01)(22)申请日2022.02.25C08L27/16(2006.01)(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人韩晓刚杨超白宇鸽李鸿杰陈韦蒙赵斌(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200专利代理师高博(51)Int.Cl.H01G11/56(2013.01)H01G11/84(2013.01)C08J9/40(2006.01)C08J9/28(2006.01)C08J5/18(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图5页(54)发明名称一种多孔凝胶电解质及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种多孔凝胶电解质及其制备方法和应用，利用可降解材料聚乳酸作为框架，添加少量聚偏氟乙烯‑六氟丙烯作为修饰层连接疏松的PLA骨架，同时调控聚乳酸非溶剂N,N‑二甲基甲酰胺的用量，创造性的制造了一种孔隙率可调的复合凝胶电解质，能够在乙腈基的电解液中稳定存在，具有高孔隙率和高电解液吸收率，将它组装扣式和柔性准固态超级电容器，表现出稳定的电化学性能。具有替代商用隔膜，大规模制备的前景。CN114496589ACN114496589A权利要求书1/1页1.一种多孔凝胶电解质制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将聚乳酸加入到二氯甲烷中磁力搅拌得到产物A，将聚偏氟乙烯‑六氟丙烯加入到N,N–二甲基甲酰胺中磁力搅拌得到产物B，将产物B加入到产物A中，再次搅拌得到电解质浆料，聚乳酸和聚偏氟乙烯‑六氟丙烯的总质量为二氯甲烷和N,N–二甲基甲酰胺总质量的15％～20％；S2、将步骤S1得到的电解质浆料均匀涂覆在聚四氟乙烯膜上，室温下挥发二氯甲烷成膜，在真空环境下挥发N,N–二甲基甲酰胺进行造孔，得到复合膜；S3、将步骤S2制备的复合膜在电解液中浸泡得到凝胶电解质。2.根据权利要求1所述的多孔凝胶电解质制备方法，其特征在于，步骤S1的混合溶液中，聚乳酸的质量为聚偏氟乙烯‑六氟丙烯和聚乳酸总质量的80％～90％，聚偏氟乙烯‑六氟丙烯的质量为聚偏氟乙烯‑六氟丙烯和聚乳酸总质量的10％～20％，二氯甲烷的体积为二氯甲烷和N,N–二甲基甲酰胺总体积的30％～70％，N,N–二甲基甲酰胺的体积为二氯甲烷和N,N–二甲基甲酰胺总体积的30％～70％。3.根据权利要求1所述的多孔凝胶电解质制备方法，其特征在于，步骤S1中，磁力搅拌的速度为500～600rpm。4.根据权利要求1所述的多孔凝胶电解质制备方法，其特征在于，步骤S2中，电解质浆料的涂覆厚度为100～200μm。5.根据权利要求1所述的多孔凝胶电解质制备方法，其特征在于，步骤S2中，室温下挥发二氯甲烷成膜的时间为2～4小时。6.根据权利要求1所述的多孔凝胶电解质制备方法，其特征在于，步骤S2中，真空环境下挥发N,N–二甲基甲酰胺造孔的温度为60～90℃，时间为8～10小时，造孔的孔径为500nm～5μm。7.根据权利要求1所述的多孔凝胶电解质制备方法，其特征在于，步骤S3中，复合膜在电解液中浸泡的时间为2～4小时。8.根据权利要求7所述的多孔凝胶电解质制备方法，其特征在于，电解液为乙腈基超级电容器用电解液或水系电解液。9.根据权利要求1至8中任一项所述多孔凝胶电解质制备方法制备的多孔凝胶电解质，其特征在于，以聚乳酸为框架，聚偏氟乙烯‑六氟丙烯为修饰层。10.权利要求9所述的多孔凝胶电解质在超级电容器中的应用。2CN114496589A说明书1/6页一种多孔凝胶电解质及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于聚合物技术领域，具体涉及一种多孔凝胶电解质及其制备方法和应用。背景技术[0002]考虑到便携式储能设备对高功率，安全性和长循环性能的需求日益增加，研究者们致力于发展固态或准固态超级电容器去避免有机电解液泄露造成的危害。比起固态电解质，凝胶聚合物电解质具有与电极更好的界面接触以及更高的离子电导，被设计用来解决电化学中安全性和界面差的关键问题。[0003]良好的凝胶电解质要求能吸收足量的液态电解液从而保证大电流和长循环下的电化学稳定性，设计多孔结构是一个有效和常见的策略，可以帮助凝胶电解质实现高孔隙率和高电解液吸收。[0004]常见的用于凝胶的聚合物材料如，聚偏氟乙烯‑六氟丙烯(PVDF‑HFP)，聚环氧乙烷(PEO)，聚丙烯腈(PAN)，大多是由石化燃料提取的，作为不可再生资源，他们的制备和降解都造成了大量的碳排放。因此我们选用了商用的，可大规模利用的可再生聚合物聚乳酸(PLA)作为代替物。除了环境友好的优点，易成膜和相对低的结晶度是它应用于电解质