一种凝胶电解质的制备方法及超级电容器的制备方法与流程

    专利2022-07-08  122


    本发明属于超级电容器技术领域,具体涉及一种凝胶电解质的制备方法及超级电容器的制备方法。



    背景技术:

    超级电容器按照储能机制可分为双电层电容器和赝电容器两种,具有快速充放电、功率密度高等特点,可广泛应用于轨道交通、公共汽车及电动汽车等领域。但是在快速充电过程中,大倍率电流的使用将导致有机液体电解质存在爆破、燃烧等安全隐患,影响超级电容器的广泛使用。

    固态电解质是在液态储能器件构型基础上发展起来的一种新型材料体系,针对固态电解质的研究代表了未来储能器件技术发展的前沿方向。在传统的液态电解质储能器件中,电解液泄漏和隔膜穿刺短路是引发安全问题的两大主要原因,固态电解质的应用可有望从根本原因上解决漏液问题,其回收和处理也相对更加环保方便。由于其出色的机械性能,可有效防止隔膜穿刺造成电池短路,可使电池组装在设计上更加灵活,为异型和柔性储能器件的设计制作提供了基础。因此比传统液态储能器件更能满足行业和社会发展的需求,有更好的产业发展前景。

    凝胶电解质凭借其离子电导率高、电化学窗口宽、电化学稳定性好等优势,成为固态电解质领域的研究热点。凝胶电解质主要由有机聚合物基质和电解质盐两部分组成,而根据电解质基体种类的不同又可以分为:peo体系、pan体系、pmma体系等几大类。由于peo体系熔点低,pan界面相容性差,pmma机械强度较差等某一方面的缺点,限制了它们大规模的商业化应用。pvdf-hfp由于其热力学稳定性好、机械强度高、安全无毒等特点,造就了较好的综合性能,成为该领域的研究热点。目前制备凝胶电解质的方法主要有相转移法、浇注法、延流法、静电纺丝法等,这些方法存在制备工艺繁杂,制备效率低,生产成本高等缺点,限制了凝胶电解质的应用推广和产业化发展。

    另一方面,如何提高凝胶电解质的离子电导率以及采用凝胶电解质的超级电容器的循环性能,也是本领域待解决的技术问题。



    技术实现要素:

    针对现有超级电容器用凝胶电解质制备工艺存在制备工艺复杂以及制备得到的凝胶电解质离子电导率低和循环性能差的问题,本发明提供了一种凝胶电解质的制备方法及超级电容器的制备方法。

    本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下:

    一方面,本发明提供了一种凝胶电解质的制备方法,包括以下操作步骤:

    将pvdf-hfp溶于nmp/丙酮混合溶剂中,将得到的pvdf-hfp胶液在平面基板上涂布均匀,分离干燥得到电解质基体;

    将电解质基体与电解液复合,得到凝胶电解质。

    可选的,所述nmp/丙酮混合溶剂中,nmp和丙酮的质量比为(0.5~1.5):1。

    可选的,以所述pvdf-hfp胶液为基准,所述pvdf-hfp的质量百分数为15%~25%。

    可选的,所述pvdf-hfp的分子量为40万~45.5万。

    可选的,所述平面基板为镀有聚酰亚胺的玻璃板。

    可选的,将pvdf-hfp胶液涂布至平面基板后,在常温下干燥36~72h,以形成电解质基体,将电解质基体与平面基板分离,进行真空干燥6h以上以除去nmp/丙酮混合溶剂。

    可选的,所述电解液为et4nbf4或et3menbf4的pc溶液。

    可选的,操作“将电解质基体与电解液复合”中:

    将电解质基体浸入电解液中,浸润时间为0.5~1h,电解质基体的溶胀率为150%~300%。

    另一方面,本发明提供了一种超级电容器的制备方法,包括以下操作步骤:

    将石墨烯电极片、凝胶电解质和石墨烯电极片依照顺序叠放后组装封口,得到超级电容器;

    所述凝胶电解质由上述的凝胶电解质的制备方法制备得到。

    可选的,所述石墨烯电极片包括集流体和涂布在集流体上电极材料,所述电极材料包括相互混合的三维石墨烯、导电添加剂和粘结剂。

    根据本发明提供的凝胶电解质的制备方法,采用了pvdf-hfp作为电解质基体,其离子电导率>10-3s/cm,组装的超级电容器在1a/g的电流密度下,循环1000圈,容量保持率为93%,展现出优异的循环稳定性。作为本发明的改进,采用了nmp/丙酮混合溶剂对pvdf-hfp进行溶解,能够有效对pvdf-hfp进行分散,同时有效减少溶剂在电解质基体中的残留,采用了先电解质基体成型后浸润的方式进行复合,对设备及制备环境要求低,操作方便,可以保证电解质在基体中的均匀分布,最终提高了凝胶电解质的离子电导率和超级电容器的循环性能。

    附图说明

    图1是本发明实施例提供的凝胶电解质的sem照片;

    图2是本发明实施例提供的超级电容器的循环性能图。

    具体实施方式

    为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

    本发明实施例提供了一种凝胶电解质的制备方法,包括以下操作步骤:

    将pvdf-hfp(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)溶于nmp(n-甲基吡咯烷酮)/丙酮混合溶剂中,将得到的pvdf-hfp胶液在平面基板上涂布均匀,分离干燥得到电解质基体;

    将电解质基体与电解液复合,得到凝胶电解质。

    所述凝胶电解质的制备方法采用了pvdf-hfp作为电解质基体,其离子电导率>10-3s/cm,组装的超级电容器在1a/g的电流密度下,循环1000圈,容量保持率为93%,展现出优异的循环稳定性。作为本发明的改进,采用了nmp/丙酮混合溶剂对pvdf-hfp进行溶解,能够有效对pvdf-hfp进行分散,同时有效减少溶剂在电解质基体中的残留,采用了先电解质基体成型后浸润的方式进行复合,对设备及制备环境要求低,操作方便,可以保证电解质在基体中的均匀分布,最终提高了凝胶电解质的离子电导率和超级电容器的循环性能。

    在一些实施例中,在制备所述pvdf-hfp胶液后,将pvdf-hfp胶液置于真空条件下,以将pvdf-hfp胶液中的气泡脱出,从而避免在电解质基体中产生气泡,提高电解质基体内部的均一性。

    在一些实施例中,所述nmp/丙酮混合溶剂中,nmp和丙酮的质量比为(0.5~1.5):1。

    发明人通过大量实验发现,如pvdf-hfp胶液中pvdf-hfp的无法充分溶解分散,则易在形成的电解质基体中形成pvdf-hfp聚集,从而引起电解质基体不同位置的电化学性质差异,进而影响超级电容器的循环效果。为解决上述问题,采用nmp/丙酮混合溶剂对pvdf-hfp进行溶解,同时,nmp和丙酮的质量比过高或过低均不利于pvdf-hfp的充分溶解分散,发明人发现,当nmp和丙酮的质量比位于(0.5~1.5):1之间时具有较好的分散效果。

    在一些实施例中,以所述pvdf-hfp胶液为基准,所述pvdf-hfp的质量百分数为15%~25%。

    在一些实施例中,所述pvdf-hfp的分子量为40万~45.5万。

    在一些实施例中,所述平面基板为镀有聚酰亚胺的玻璃板。

    发明人通过大量实验发现,当采用镀有聚酰亚胺的玻璃板进行pvdf-hfp胶液的涂布时,能够有效改善pvdf-hfp胶液在玻璃板上的涂布效果,从而保证得到的电解质基体的平整性和均匀性,有利于提高超级电容器的循环效率,同时聚酰亚胺与pvdf-hfp之间的结合强度较低,能够使电解质基体从平面基板上剥离时更加容易。

    在一些实施例中,将pvdf-hfp胶液涂布至平面基板后,在常温下干燥36~72h,以形成电解质基体,将电解质基体与平面基板分离,进行真空干燥6h以上以除去nmp/丙酮混合溶剂。

    所述nmp/丙酮混合溶剂的沸点较低,在真空干燥过程中能够快速气化去除,避免所述电解质基体中的溶剂残留。

    在一些实施例中,所述电解液为et4nbf4或et3menbf4的pc溶液。

    在一些实施例中,操作“将电解质基体与电解液复合”中:

    将电解质基体浸入电解液中,浸润时间为0.5~1h,电解质基体的溶胀率为150%~300%。

    在所述制备方法中,可通过筛选溶胀率的方式对电解质基体进行选择,当电解质基体的溶胀率过低时,则说明电解质基体中的电解液含量较低,影响凝胶电解质的离子电导率;当电解质基体的溶胀率过高时,会影响电解质基体的机械强度,易穿刺短路失效。

    本发明的另一实施例提供了一种超级电容器的制备方法,包括以下操作步骤:

    将石墨烯电极片、凝胶电解质和石墨烯电极片依照顺序叠放后组装封口,得到超级电容器;

    所述凝胶电解质由上述的凝胶电解质的制备方法制备得到。

    在一些实施例中,所述石墨烯电极片包括集流体和涂布在集流体上电极材料,所述电极材料包括相互混合的三维石墨烯、导电添加剂和粘结剂。

    相对于传统二维石墨烯,采用三维石墨烯作为活性材料,具有比表面积大、孔隙率高和电导率高、密度低、不易堆叠等特点,其比表面积可达到2400m2/g,孔体积可达到2.24cm3/g,扩大了活性材料与电解液的接触面积,能够有效提高所述超级电容器的电容。

    具体的,所述三维石墨烯具有1-2nm的微孔、2-5nm的介孔和20-100nm的大孔。

    在一些实施例中,所述电极材料中,三维石墨烯、粘结剂和导电添加剂的质量比例为78%~85%:7%~10%:8%~10%。

    所述粘结剂可采用pvdf(聚偏氟乙稀)或ptfe(聚四氟乙烯),所述导电添加剂可采用碳纳米管、super-p或科琴黑。

    在更优选的实施例中,所述石墨烯电极片上电极材料的面密度为1.84g/cm3~1.9g/cm3

    以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。

    实施例1

    本实施例用于说明本发明公开的超级电容器及其制备方法,包括以下操作步骤:

    (1)胶液配制:将质量分数为15wt%的pvdf-hfp(分子量40w)溶于nmp/丙酮的混合溶剂中,得到pvdf-hfp胶液,其中nmp:丙酮质量比为1.5:1,室温下搅拌24h,抽真空排除pvdf-hfp胶液中气泡;

    (2)基体制备:利用涂布机将步骤(1)得到的pvdf-hfp胶液在镀有聚酰亚胺的玻璃基板涂布均匀,在自然条件下干燥48h之后,将基体与玻璃基板分离,冲制成预设的尺寸,在真空条件下干燥6h,得到电解质基体;

    (3)凝胶电解质制备:在氩气气氛中配制超级电容器专用电解液,将步骤(2)得到的电解质基体浸入配制好的电解液中,浸润0.5h后取出,吸净表面多余的电解液,筛选出电解质基体溶胀率在150%~200%之间的样品,得到凝胶电解质;对凝胶电解质进行电镜观察,得到的sem照片如图1所示;

    (4)超级电容器电极的制备:将三维石墨烯活性材料、导电剂和粘结剂按照质量比为8:1:1混合均匀,制成电极浆料,利用涂布机涂覆在铝箔上,真空烘箱中干燥12h。所得极片裁成直径12mm的圆片,得到石墨烯电极片,然后真空烘干6h后放入氩气气氛手套箱;

    (5)超级电容器组装:按照电极壳、石墨烯电极片、凝胶电解质、石墨烯电极片、电极壳的顺序依次叠放后挤压封口,得到超级电容器;

    所得凝胶电解质的离子电导率为3.2×10-3s/cm,组装的电容器在1a/g的电流密度下下循环1000圈容量保持率为92%,如图2所示。

    实施例2

    本实施例用于说明本发明公开的超级电容器及其制备方法,包括以下操作步骤:

    (1)胶液配制:将质量分数为20wt%的pvdf-hfp(分子量45w)溶于nmp/丙酮的混合溶剂中,得到pvdf-hfp胶液,其中nmp:丙酮质量比为0.5:1,室温下搅拌24h,抽真空排除pvdf-hfp胶液中气泡;

    (2)基体制备:利用涂布机将步骤(1)得到的pvdf-hfp胶液在镀有聚酰亚胺的玻璃基板上涂布均匀,在自然条件下干燥60h,之后,将基体与玻璃基板分离,冲制成预设的尺寸,在真空条件下干燥6h,得到电解质基体;

    (3)凝胶电解质制备:在氩气气氛中配制超级电容器专用电解液,将步骤(2)得到的电解质基体浸入配制好的电解液中,浸润1h后取出,吸净表面多余的电解液,筛选出目标物a溶胀率在250%~300%之间的样品,得到凝胶电解质;

    (4)超级电容器电极的制备:将三维石墨烯活性材料、导电剂和粘结剂按照质量比为8:1:1混合均匀,制成电极浆料,利用涂布机涂覆在铝箔上,真空烘箱中干燥12h。所得极片裁成直径12mm的圆片,得到石墨烯电极片,然后真空烘干6h后放入氩气气氛手套箱;

    (5)超级电容器组装:按照电极壳、石墨烯电极片、凝胶电解质、石墨烯电极片、电极壳的顺序依次叠放后挤压封口,得到超级电容器。

    所得凝胶电解质的离子电导率为4.4×10-3s/cm,组装的电容器在1a/g的电流密度下循环1000圈容量保持率为95%。

    实施例3

    本实施例用于说明本发明公开的超级电容器及其制备方法,包括以下操作步骤:

    (1)胶液配制:将质量分数为15wt%的pvdf-hfp(分子量40w)溶于nmp/丙酮的混合溶剂中,得到pvdf-hfp胶液,其中nmp:丙酮质量比为1.5:1,室温下搅拌24h,抽真空排除pvdf-hfp胶液中气泡;

    (2)基体制备:利用涂布机将步骤(1)得到的pvdf-hfp胶液在镀有聚酰亚胺的玻璃基板上涂布均匀,在自然条件下干燥48h之后,将基体与玻璃基板分离,冲制成预设的尺寸,在真空条件下干燥6h,得到电解质基体;

    (3)凝胶电解质制备:在氩气气氛中配制超级电容器专用电解液,将步骤(2)得到的电解质基体浸入配制好的电解液中,浸润0.5h后取出,吸净表面多余的电解液,筛选出电解质基体溶胀率在150%~200%之间的样品,得到凝胶电解质;

    (4)超级电容器电极的制备:将三维石墨烯活性材料、导电添加剂和粘结剂按照质量比为8:1:1混合均匀,制成电极浆料,利用涂布机涂覆在铝箔上,真空烘箱中干燥12h。所得极片裁成直径12mm的圆片,得到石墨烯电极片,然后真空烘干6h后放入氩气气氛手套箱;

    (5)超级电容器组装:按照电极壳、石墨烯电极片、凝胶电解质、石墨烯电极片、电极壳的顺序依次叠放后挤压封口,得到超级电容器。

    所得凝胶电解质的离子电导率为3×10-3s/cm,组装的电容器在1a/g的电流密度下循环1000圈容量保持率为90%。

    实施例4

    本实施例用于说明本发明公开的超级电容器及其制备方法,包括以下操作步骤:

    (1)胶液配制:将质量分数为20wt%的pvdf-hfp(分子量45w)溶于nmp/丙酮的混合溶剂中,得到pvdf-hfp胶液,其中nmp:丙酮质量比为1:1,室温下搅拌24h,抽真空排除pvdf-hfp胶液中气泡;

    (2)基体制备:利用涂布机将步骤(1)得到的pvdf-hfp胶液在镀有聚酰亚胺的玻璃基板上涂布均匀,在自然条件下干燥72h,之后,将基体与玻璃基板分离,冲制成预设的尺寸,在真空条件下干燥6h,得到电解质基体;

    (3)凝胶电解质制备:在氩气气氛中配制超级电容器专用电解液,将步骤(2)得到的电解质基体浸入配制好的电解液中,浸润0.8h后取出,吸净表面多余的电解液,筛选出电解质基体溶胀率在250%~300%之间的样品,得到凝胶电解质;

    (4)超级电容器电极的制备:将三维石墨烯活性材料、导电剂和粘结剂按照质量比为8:1:1混合均匀,制成电极浆料,利用涂布机涂覆在铝箔上,真空烘箱中干燥12h。所得极片裁成直径12mm的圆片,得到石墨烯电极片,然后真空烘干6h后放入氩气气氛手套箱;

    (5)超级电容器组装:按照电极壳、石墨烯电极片、凝胶电解质、石墨烯电极片、电极壳的顺序依次叠放后挤压封口,得到超级电容器。

    所得凝胶电解质的离子电导率为3.7×10-3s/cm,组装的电容器在1a/g的电流密度下循环1000圈容量保持率为93%。

    实施例5

    本实施例用于说明本发明公开的超级电容器及其制备方法,包括以下操作步骤:

    (1)胶液配制:将质量分数为15wt%的pvdf-hfp(分子量45w)溶于nmp/丙酮的混合溶剂中,得到pvdf-hfp胶液,其中nmp:丙酮质量比为0.2:1,室温下搅拌24h,抽真空排除pvdf-hfp胶液中气泡;

    (2)基体制备:利用涂布机将步骤(1)得到的pvdf-hfp胶液在镀有聚酰亚胺的玻璃基板涂布均匀,在自然条件下干燥48h之后,将基体与玻璃基板分离,冲制成预设的尺寸,在真空条件下干燥6h,得到电解质基体;

    (3)凝胶电解质制备:在氩气气氛中配制超级电容器专用电解液,将步骤(2)得到的电解质基体浸入配制好的电解液中,浸润0.5h后取出,吸净表面多余的电解液,筛选出电解质基体溶胀率在150%~200%之间的样品,得到凝胶电解质;

    (4)超级电容器电极的制备:将三维石墨烯活性材料、导电剂和粘结剂按照质量比为8:1:1混合均匀,制成电极浆料,利用涂布机涂覆在铝箔上,真空烘箱中干燥12h。所得极片裁成直径12mm的圆片,得到石墨烯电极片,然后真空烘干6h后放入氩气气氛手套箱;

    (5)超级电容器组装:按照电极壳、石墨烯电极片、凝胶电解质、石墨烯电极片、电极壳的顺序依次叠放后挤压封口,得到超级电容器;

    所得凝胶电解质的离子电导率为9.4×10-4s/cm,组装的电容器在1a/g的电流密度下循环1000圈容量保持率为85%。

    实施例6

    本实施例用于说明本发明公开的超级电容器及其制备方法,包括以下操作步骤:

    (1)胶液配制:将质量分数为15wt%的pvdf-hfp(分子量40w)溶于nmp/丙酮的混合溶剂中,得到pvdf-hfp胶液,其中nmp:丙酮质量比为1.5:0.2,室温下搅拌24h,抽真空排除pvdf-hfp胶液中气泡;

    (2)基体制备:利用涂布机将步骤(1)得到的pvdf-hfp胶液在镀有聚酰亚胺的玻璃基板涂布均匀,在自然条件下干燥48h之后,将基体与玻璃基板分离,冲制成预设的尺寸,在真空条件下干燥6h,得到电解质基体;

    (3)凝胶电解质制备:在氩气气氛中配制超级电容器专用电解液,将步骤(2)得到的电解质基体浸入配制好的电解液中,浸润0.5h后取出,吸净表面多余的电解液,筛选出电解质基体溶胀率在100%~150%之间的样品,得到凝胶电解质;

    (4)超级电容器电极的制备:将三维石墨烯活性材料、导电剂和粘结剂按照质量比为8:1:1混合均匀,制成电极浆料,利用涂布机涂覆在铝箔上,真空烘箱中干燥12h。所得极片裁成直径12mm的圆片,得到石墨烯电极片,然后真空烘干6h后放入氩气气氛手套箱;

    (5)超级电容器组装:按照电极壳、石墨烯电极片、凝胶电解质、石墨烯电极片、电极壳的顺序依次叠放后挤压封口,得到超级电容器;

    所得凝胶电解质的离子电导率为4.1×10-4s/cm,组装的电容器在1a/g的电流密度下循环1000圈容量保持率为83%。

    实施例7

    本实施例用于说明本发明公开的超级电容器及其制备方法,包括以下操作步骤:

    (1)胶液配制:将质量分数为15wt%的pvdf-hfp(分子量40w)溶于nmp/丙酮的混合溶剂中,得到pvdf-hfp胶液,其中nmp:丙酮质量比为1.5:1,室温下搅拌24h,抽真空排除pvdf-hfp胶液中气泡;

    (2)基体制备:利用涂布机将步骤(1)得到的pvdf-hfp胶液在没有聚酰亚胺的玻璃基板涂布均匀,在自然条件下干燥48h之后,将基体与玻璃基板分离时较为困难,造成电解质基体的部分开裂,已无法满足超级电容器的使用。

    对比例1

    本对比例用于对比说明本发明公开的超级电容器及其制备方法,包括以下操作步骤:

    (1)胶液配制:将质量分数为15wt%的pvdf-hfp(分子量40w)溶于nmp溶剂中,得到pvdf-hfp胶液,室温下搅拌24h,抽真空排除pvdf-hfp胶液中气泡;

    (2)基体制备:利用涂布机将步骤(1)得到的pvdf-hfp胶液在镀有聚酰亚胺的玻璃基板涂布均匀,在自然条件下干燥48h之后,将基体与玻璃基板分离,冲制成预设的尺寸,在真空条件下干燥6h,得到电解质基体;

    (3)凝胶电解质制备:在氩气气氛中配制超级电容器专用电解液,将步骤(2)得到的电解质基体浸入配制好的电解液中,浸润0.5h后取出,吸净表面多余的电解液,经测量发现电解质基体溶胀率低于50%,得到的凝胶电解质的离子电导率低于10-5s/cm,已无法满足超级电容器的使用。

    对比例2

    本对比例用于对比说明本发明公开的超级电容器及其制备方法,包括以下操作步骤:

    (1)胶液配制:将质量分数为15wt%的pvdf-hfp(分子量40w)溶于丙酮溶剂中,得到pvdf-hfp胶液,室温下搅拌72h后仍然有残留固体颗粒,需在55℃加热搅拌方可完成pvdf-hfp的完全溶解,抽真空排除pvdf-hfp胶液中气泡;

    (2)基体制备:利用涂布机将步骤(1)得到的pvdf-hfp胶液在镀有聚酰亚胺的玻璃基板涂布均匀,在自然条件下干燥48h之后,将基体与玻璃基板分离,冲制成预设的尺寸,在真空条件下干燥6h,得到电解质基体;

    (3)凝胶电解质制备:在氩气气氛中配制超级电容器专用电解液,将步骤(2)得到的电解质基体浸入配制好的电解液中,浸润0.5h后取出,吸净表面多余的电解液,筛选出电解质基体溶胀率均在120%以下,得到凝胶电解质;

    (4)超级电容器电极的制备:将三维石墨烯活性材料、导电剂和粘结剂按照质量比为8:1:1混合均匀,制成电极浆料,利用涂布机涂覆在铝箔上,真空烘箱中干燥12h。所得极片裁成直径12mm的圆片,得到石墨烯电极片,然后真空烘干6h后放入氩气气氛手套箱;

    (5)超级电容器组装:按照电极壳、石墨烯电极片、凝胶电解质、石墨烯电极片、电极壳的顺序依次叠放后挤压封口,得到超级电容器;

    所得凝胶电解质的离子电导率为8.1×10-5s/cm,组装的电容器在1a/g的电流密度下循环1000圈容量保持率为70%。

    通过对比以上实施例1-7和对比例1、2的测试结果可知,采用本发明提供的制备方法制备得到的凝胶电解质具有更出色的离子电导率,同时制备得到的超级电容器的循环性能得到了有效提升。

    以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。


    技术特征:

    1.一种凝胶电解质的制备方法,其特征在于,包括以下操作步骤:

    将pvdf-hfp溶于nmp/丙酮混合溶剂中,将得到的pvdf-hfp胶液在平面基板上涂布均匀,分离干燥得到电解质基体;

    将电解质基体与电解液复合,得到凝胶电解质。

    2.根据权利要求1所述的凝胶电解质的制备方法,其特征在于,所述nmp/丙酮混合溶剂中,nmp和丙酮的质量比为(0.5~1.5):1。

    3.根据权利要求1所述的凝胶电解质的制备方法,其特征在于,以所述pvdf-hfp胶液为基准,所述pvdf-hfp的质量百分数为15%~25%。

    4.根据权利要求1所述的凝胶电解质的制备方法,其特征在于,所述pvdf-hfp的分子量为40万~45.5万。

    5.根据权利要求1所述的凝胶电解质的制备方法,其特征在于,所述平面基板为镀有聚酰亚胺的玻璃板。

    6.根据权利要求1所述的凝胶电解质的制备方法,其特征在于,将pvdf-hfp胶液涂布至平面基板后,在常温下干燥36~72h,以形成电解质基体,将电解质基体与平面基板分离,进行真空干燥6h以上以除去nmp/丙酮混合溶剂。

    7.根据权利要求1所述的凝胶电解质的制备方法,其特征在于,所述电解液为et4nbf4或et3menbf4的pc溶液。

    8.根据权利要求1所述的凝胶电解质的制备方法,其特征在于,操作“将电解质基体与电解液复合”中:

    将电解质基体浸入电解液中,浸润时间为0.5~1h,电解质基体的溶胀率为150%~300%。

    9.一种超级电容器的制备方法,其特征在于,包括以下操作步骤:

    将石墨烯电极片、凝胶电解质和石墨烯电极片依照顺序叠放后组装封口,得到超级电容器;

    所述凝胶电解质由权利要求1~8任意一项所述的凝胶电解质的制备方法制备得到。

    10.根据权利要求9所述的超级电容器的制备方法,其特征在于,所述石墨烯电极片包括集流体和涂布在集流体上电极材料,所述电极材料包括相互混合的三维石墨烯、导电添加剂和粘结剂。

    技术总结
    为克服现有超级电容器用凝胶电解质制备工艺存在制备工艺复杂以及制备得到的凝胶电解质离子电导率低和循环性能差的问题,本发明提供了一种凝胶电解质的制备方法,包括以下操作步骤:将PVDF‑HFP溶于NMP/丙酮混合溶剂中,将得到的PVDF‑HFP胶液在平面基板上涂布均匀,分离干燥得到电解质基体;将电解质基体与电解液复合,得到凝胶电解质。同时,本发明提供了一种超级电容器的制备方法。本发明提供的制备方法制备得到的凝胶电解质具有较高的离子电导率和较好的循环性能。

    技术研发人员:王津松;顾晓瑜;欧先国
    受保护的技术使用者:广州汽车集团股份有限公司
    技术研发日:2019.09.12
    技术公布日:2021.03.12

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