CN109727787A - 一种聚芳醚纳米类流体聚合物电解质的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚芳醚纳米类流体聚合物电解质的制备方法，它涉及超级电容器技术领域；它的制备方法为：以功能化聚芳醚为基体材料，结构纳米类流体为功能性填料，将两种物质溶解于溶剂之中，并将相应的锂盐溶液于溶剂中，在20‑95℃加热条件下混合均匀，冷却至室温或干燥得到聚合物电解质，其中，聚芳醚与纳米类流体的质量比例为1:0.01‑1；本发明制备的聚芳醚纳米类流体锂盐聚合物电解质应用于超级电容器时，无需进行超级电容器注液过程，避免大量电解液带来的漏液风险，且节省装配空间，在小型电子电器等领域具有潜在的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种用于固态超级电容器的聚芳醚纳米类流体聚合物电解质的制备方法。
背景技术
超级电容器作为新型的储能装置，具有功率密度优良、充放电可逆性良好，循环稳定性优异，环境适应性强和节能环保等特点，使其在交通运输、电子电器等领域受到广泛关注；超级电容器的主要组成结构一般包括电极、电解质和隔膜；在商用超级电容器中，多以液态电解质为主，大量的电解液使超级电容器的体积增大，且漏液风险提升；而聚合物电解质既能够提供隔膜的作用，又具有电解质的功能，体积小，柔韧性良好，能够提升超级电容器的安全性，且聚合物电解质以聚合物为骨架，具备良好的设计性，能够赋予聚合物电解质良好的综合性能。
聚芳醚材料综合性能优异，且分子设计性良好，能够广泛应用于超级电容器、燃料电池等能源器件中。纳米类流体是集纳米粒子的物理化学特性和流体的流变性能于一身的体系，在纳米粒子表面接枝比较长的有机分子链，阻止纳米离子团聚的同时使纳米粒子的宏观形态变成类似液体的状态，具有零蒸汽压、高热稳定性、无任何溶剂存在下的流动性等特点，在离子交换和离子运输领域中具有重要的意义，能够为聚合物电解质提供良好的锂离子传输能力。因此，利用聚芳醚和纳米类流体结合锂盐制备复合材料应用于固态超级电容器，能够有效提高超级电容器的安全性能及电化学性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚芳醚纳米类流体聚合物电解质的制备方法；本发明制备的聚芳醚纳米类流体锂盐聚合物电解质应用于超级电容器时，无需进行超级电容器注液过程，避免大量电解液带来的漏液风险，且节省装配空间，在小型电子电器等领域具有潜在的应用价值。
本发明的一种聚芳醚纳米类流体聚合物电解质的制备方法，它的制备方法为：以功能化聚芳醚为基体材料，结构纳米类流体为功能性填料，将两种物质溶解于溶剂之中，并将相应的锂盐溶液于溶剂中，在20-95℃加热条件下混合均匀，冷却至室温或干燥得到聚合物电解质，其中，聚芳醚与纳米类流体的质量比例为1:0.01-1。
作为优选，所述的功能化聚芳醚的结构为结构(1)或结构(2)中的一种，
其中，Ar为下列结构的一种；
且0.3≤m≤1.0，n表示聚合度，为20-80的整数；
其中，Ar为下列结构中的一种；
且0.2≤x≤0.9，y表示聚合度，为20-80的整数。
作为优选，所述纳米类流体为二氧化硅纳米类流体、二氧化钛纳米类流体、碳酸钙纳米类流体、氧化铝纳米类流体、氧化石墨烯纳米类流体、蒙脱土纳米类流体、碳纳米管纳米类流体中的一种；纳米流体结构如结构(3)所示，其中，氧化石墨烯纳米类流体结构如结构(4)所示：具体制备方式按照参考文献(Applied Surface Science 314(2014)983–990)进行制备。
作为优选，所述锂盐为氯化锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、四硼酸锂、草酸锂、三氟甲磺酸锂和柠檬酸锂中的一种。
作为优选，所述的有机溶剂为四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜中的一种。
作为优选，所述的固态超级电容器由树脂薄膜作为封装外壳和超级电容器主体组成，其中超级电容器主体结构由金属集流体、第一电极片、聚合物电解质、第二电极片及金属集流体依次叠片而成，第一电极片和第二电极片为相同材料构成。上述电极片由多孔活性碳、导电剂及粘结剂聚四氟乙烯按质量比0.8:0.1:0.1均匀混合压制而成。
作为优选，所述锂盐为氯化锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、四硼酸锂、草酸锂、三氟甲磺酸锂和柠檬酸锂中的一种。
作为优选，所述纳米类流体溶液的浓度为0.01-1gml；功能化聚芳醚溶液的浓度为0.05-0.3gml；溶剂为去离子水、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜中的一种。
本发明所述的用于固态超级电容器的聚芳醚纳米类流体锂盐聚合物电解质的制备方法操作简便，易于实现。聚芳醚结构中含有能够传输电解质离子的官能团可以为聚合物电解质提供良好的离子传输能力，而纳米类流体以纳米材料为基体，提升了纳米材料的溶解性，从而提升纳米材料在聚芳醚基体中的分散情况，制备出具有良好透明密性的聚合物电解质，有利于超级电容器的装配；而纳米类流体具有流动性，且含有聚醚链段，提升了聚合物电解质中锂盐溶解能力和传输能力，降低了离子传输电阻，而且良好的流动性赋予聚合物电解质出色的柔性及粘附性，降低了聚合物电解质与电极的接触电阻，提高了超级电容器的质量比电容，而且，锂盐能够为超级电容器带来更高的电位窗口；聚合物电解质同样避免了大量电解液带来的超级电容器的高重量及大体积，赋予超级电容器更高的安全性能和柔韧性，在小型化电子器件和柔性穿戴设备等领域具有潜在的应用价值。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明所述的聚芳醚纳米类流体锂盐聚合物电解质组装的超级电容器的结构示意图；
图2为实施例1中聚芳醚的氢核磁谱图；
图3为实施例2中对称型固态超级电容器循环伏安曲线，扫描速率为10mVs～100mVs，电位窗口范围为0～1.5V；
图4为实施例4中对称型固态超级电容器的电化学阻抗谱，频率范围为0.01Hz～100kHz，电压振幅5mV；
图5为实施例5中对称型固态超级电容器循的恒电流充放电曲线，电流密度为1Ag～5Ag，电压范围为0～1.5V。
图中：1-树脂封装薄膜；2-正极金属集流体；3-正极电极片；4-正极极耳；5-聚芳醚纳米类流体中性锂盐聚合物电解质；6-负极电极片；7-负极金属集流体；8-负极极耳。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种聚芳醚纳米类流体聚合物电解质的制备方法，具体包括以下步骤：将功能性聚芳醚在20-80℃条件溶于水或有机溶剂中，得到质量分数为5.0-40％的均一稳定溶液；同时，将聚芳醚纳米类流体总质量0-50％的纳米类流体以质量分数20-80％溶于水或有机溶剂中；将上述两溶液进行混合，搅拌4-12小时，得到质量分数为5-30％的均匀混合溶液，并将聚芳醚纳米类流体锂盐总质量10-200％锂盐加入到混合溶液中，搅拌24-48小时，随即流延于干净整洁的玻璃板上，在40-80℃条件下挥发溶剂，形成厚度为20-150μm的聚合物电解质。
所述的固态超级电容器由树脂薄膜作为封装外壳和超级电容器主体组成，其中超级电容器主体结构由金属集流体、第一电极片、聚合物电解质、第二电极片及金属集流体依次叠片而成，第一电极片和第二电极片为相同材料构成。上述电极片由多孔活性碳、导电剂及粘结剂聚四氟乙烯按质量比0.8:0.1:0.1均匀混合压制而成。
实施例：如图2、图3、图4、图5所示：
实施例1：
(1)聚芳醚纳米类流体锂盐聚合物电解质的制备：
称取2.0g溴甲基聚芳醚置于50ml锥形瓶中，加入15ml N-甲基吡咯烷酮，匀速搅拌2h，使溴甲基聚芳醚完全溶解，得到溴甲基聚芳醚溶液；称取0.4742g 1-甲基咪唑，溶解于1ml N-甲基吡咯烷酮，并将其加入溴甲基聚芳醚溶液中，室温下搅拌48h，进行铵化反应；将上述溶液缓慢倒入无水乙醇中，析出得到铵化聚芳醚聚合物粗产物，经无水乙醇洗涤干燥后得到纯净的铵化聚芳醚共聚物；称取1.4g铵化聚芳醚共聚物，溶解于15ml N-甲基吡咯烷酮中，置于50ml三口圆底烧瓶中，向溶液中滴加2.6g聚(乙烯二醇)4-壬苯基-3-硫代丙基醚钾盐，在氮气条件下，维持反应体系70℃，持续搅拌反应48h，随即降温，将反应溶液倾倒入无水乙醇中，析出粗产物，并用无水乙醇洗涤3次，并在70℃下进行干燥，得到聚芳醚材料。将0.5g聚芳醚溶解于5ml N-甲基吡咯烷酮中，0.5g蒙脱土纳米类流体溶解于1ml N-甲基吡咯烷酮中，将两溶液进行混合，搅拌均匀后，向溶液中加入0.5g LiClO4，充分搅拌8h，得到均一的混合溶液，将溶液流延于聚四氟乙烯模具中，形成聚芳醚纳米类流体中性锂盐聚合物电解质，并将其裁剪为1.3cm×1.3cm的正方形。
(2)电极的制备：
称取0.32g活性炭粉末和0.04g导电剂乙炔黑粉末，研磨混合1h至均匀，随后称取0.4g质量分数为10％的聚四氟乙烯乳液，滴加入上述混合均匀的粉末中，加入10ml无水乙醇进行破乳，并继续进行研磨，得到电极浆料，将电极辊压成薄厚均匀的电极膜，并在80℃的条件下真空干燥，随后剪裁为1.0cm×1.0cm的方形并与泡沫镍在10MPa的压力下保压60s，得到超级电容器的正、负电极片，在裁剪泡沫镍时，将极耳与泡沫镍集流体相连。
(3)超级电容器的组装：
将步骤(1)中制备的聚芳醚纳米类流体锂盐聚合物电解质与步骤(2)中所述的两片电极片按照“正电极片聚合物电解质负电极片”的顺序准确地层叠在一起，并在0.2MPa下进行保压30s，以获得更优异的界面性能；随即取低密度聚乙烯薄膜，将上述制备好的叠片超级电容器进行塑封，得到对称型叠片式固态超级电容器。
实施例2：
将实施例1中所述的蒙脱土纳米类流体变为氧化石墨烯纳米类流体，其余过程如实施例1所述，得到对称型叠片式固态超级电容器。
实施例3：
将实施例2中的溶剂N-甲基吡咯烷酮变为溶剂N,N-二甲基乙酰胺，其余过程如实施例2所述，得到对称型叠片式固态超级电容器。
实施例4；
将实施例2中的聚芳醚换为磺化聚醚醚酮锂盐，其余过程如实施例2所述，得到对称型叠片式固态超级电容器。
实施例5：
将实施例2中的氧化石墨烯纳米类流体含量调整为0.025g，其余过程如实施例2所示，得到对称型叠片式固态超级电容器。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种聚芳醚纳米类流体聚合物电解质的制备方法，其特征在于：它的制备方法为：以功能化聚芳醚为基体材料，结构纳米类流体为功能性填料，将两种物质溶解于溶剂之中，并将相应的锂盐溶液于溶剂中，在20-95℃加热条件下混合均匀，冷却至室温或干燥得到聚合物电解质，其中，聚芳醚与纳米类流体的质量比例为1:0.01-1。
2.根据权利要求1所述的一种聚芳醚纳米类流体聚合物电解质的制备方法，其特征在于：锂盐为氯化锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、四硼酸锂、草酸锂、三氟甲磺酸锂和柠檬酸锂中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种聚芳醚纳米类流体聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述的功能化聚芳醚的结构为结构(1)或结构(2)中的一种，
其中，Ar为下列结构的一种；
且0.3≤m≤1.0，n表示聚合度，为20-80的整数；
其中，Ar为下列结构中的一种；
且0.2≤x≤0.9，y表示聚合度，为20-80的整数。
4.根据权利要求1所述的一种聚芳醚纳米类流体聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂为四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种聚芳醚纳米类流体聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述的锂盐为氯化锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、四硼酸锂、草酸锂、三氟甲磺酸锂和柠檬酸锂中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种聚芳醚纳米类流体聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述纳米类流体溶液的浓度为0.01-1gml；功能化聚芳醚溶液的浓度为0.05-0.3gml；溶剂为去离子水、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种聚芳醚纳米类流体聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述纳米类流体为二氧化硅纳米类流体、二氧化钛纳米类流体、碳酸钙纳米类流体、氧化铝纳米类流体、氧化石墨烯纳米类流体、蒙脱土纳米类流体、碳纳米管纳米类流体中的一种；纳米流体结构如结构(3)所示，其中，氧化石墨烯纳米类流体结构如结构(4)所示：
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110918066A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-03-27 | 宁波工程学院 | 萃取安神药中亲水性物质的杂化硅胶及其制备方法和萃取方法 |
| CN112397319A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-02-23 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种基于镍网集流体电极片的制备方法与应用 |
| CN113105698A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-13 | 武汉纺织大学 | 具有热响应和自润滑性能的耐磨材料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080103189A (ko) * | 2007-05-23 | 2008-11-27 | 주식회사 엘지화학 | 금속(ⅳ)-실리케이트-포스페이트 및 이의 이용 |
| CN102891335A (zh) * | 2012-10-11 | 2013-01-23 | 同济大学 | 一种全固态纳米复合聚合物电解质的制备方法 |
| CN105601907A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-05-25 | 吉林大学 | 一种具有高耐热性和机械强度的有机-无机杂化全固态聚合物电解质及其制备方法 |
| CN106450445A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-02-22 | 华南理工大学 | 基于含氟聚酰亚胺聚合物电解质及其制备方法和应用 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080103189A (ko) * | 2007-05-23 | 2008-11-27 | 주식회사 엘지화학 | 금속(ⅳ)-실리케이트-포스페이트 및 이의 이용 |
| CN102891335A (zh) * | 2012-10-11 | 2013-01-23 | 同济大学 | 一种全固态纳米复合聚合物电解质的制备方法 |
| CN105601907A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-05-25 | 吉林大学 | 一种具有高耐热性和机械强度的有机-无机杂化全固态聚合物电解质及其制备方法 |
| CN106450445A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-02-22 | 华南理工大学 | 基于含氟聚酰亚胺聚合物电解质及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| GAOMING HOU等: "Hypergrafted nano-silica modified polymer gel electrolyte for high-performance solid-state supercapacitor", 《J. SOLID STATE ELECTROCHEM》 * |
| XIANLEI HU等: "A new nanocomposite polymer electrolyte based on poly(vinyl alcohol) incorporating hypergrafted nano-silica", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110918066A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-03-27 | 宁波工程学院 | 萃取安神药中亲水性物质的杂化硅胶及其制备方法和萃取方法 |
| CN110918066B (zh) * | 2019-12-05 | 2022-06-17 | 宁波工程学院 | 萃取安神药中亲水性物质的杂化硅胶及其制备方法和萃取方法 |
| CN112397319A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-02-23 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种基于镍网集流体电极片的制备方法与应用 |
| CN113105698A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-13 | 武汉纺织大学 | 具有热响应和自润滑性能的耐磨材料及其制备方法 |
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