专利名称：一种超级电容器隔膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及离子通道膜制备技术领域，特别是制造用于超级电容器的离子通道膜制备方法。
背景技术：
随着经济快速发展，人类对能源的需求量日益増加、而化石能源的大量消耗所造成的环境压力却日益突出。节约化石能源、研究开发和大規模利用可再生能源成为世界各国能源安全和可持续发展的重要战略。超级电容器作为目前替代能源的一个新兴储能器件，在新能源领域发挥着巨大的作用。超级电容器(Supercapacitor)市上世纪六七十年代率先在美国出现，并于80年代逐渐走向市场的ー种新兴的储能器件。这种新型的能源器件所能存贮的能量比传统的物理电容器大ー个数量级以上，同时又保持了传统电容器释放能量速度极快的特点，因而具有广泛的应用前景。其中隔膜作为超级电容器的重要组成部分之一，其性能的优劣在一定程度上决定电容器性能的好坏。对隔膜材料的一般要求是1)电阻尽量小，使得离子通过隔膜的能力强，即隔膜对电解质离子运动的阻力小；2)隔膜材料是电子导体的绝缘体；3)在电解液中化学性能稳定；4)具有一定的机械强度，隔离性能好；5)组织成分均一，厚度一致；6)材料资源丰富，价格低廉。现在国内外用于超级电容器的商业化隔膜主要采用的有聚丙烯(PP)无纺布隔膜、纤维素隔膜、隔膜纸等材料制成，要求其具有储存电解液和导通正极产生的气体到负极的功能，因而较厚，孔隙率较高。较厚的隔膜使得隔膜电阻大，较高孔隙率会导致电极短路。超级电容器在充放电过程中不产生气体也不需要气体复合，因而也不需要具备较多孔隙率，只需满足电解液离子的通道。专利(200310112700. I)利用石棉纤维添加增强材料制备了ー种超级电容器隔膜，但利用的并非电解质的离子通道。本发明针对超级电容器隔膜的特征，提出一种全新的思路以聚合物为基体原料，然后掺杂ー种可以传输离子的杂化材料，在强极性溶剂中溶解，混合后制成均一溶液，通过流延法制膜。其中的基体材料具备良好的耐化学腐蚀性、耐温性以及很好的导电性，杂化材料提供传输离子的传输通道。该超级电容器隔膜制备方法简单、易于放大，既可以用于超级电容器的隔膜，也可作为阳离子选择性膜用于电场驱动的分离过程场合。
发明内容
本发明目的在于提供一种离子传输膜的制备方法，尤其是制备可以用于超级电容器的隔膜。本发明的特征在于依次含有以下步骤；步骤(1)，以ニ甲基こ酰胺为溶剂，把可溶性聚酰亚胺和含有离子通道的杂化材料溶解，所述聚酰亚胺在溶液中的浓度用重量百分数表示为10% 25%，所述含有离子通道的杂化材料是指含有脲基的一类含硅化合物，其在溶液中的浓度用重量百分数表示为5% 20% ；步骤(2)，使用流延法把步骤(I)得到的溶液在平滑的玻璃表面流延成薄膜，膜厚在10 200微米之间，在所述溶剂挥发后形成薄膜，并可从玻璃表面剥离；步骤(3)，把步骤(2)得到的薄膜加热到60 200°C范围，使杂化材料形成所述的离子通道。所述可溶性聚酰亚胺是由下述ニ酐和ニ胺合成的
权利要求
1.一种超级电容器隔膜的制备方法，其特征在于，依次含有以下步骤步骤(1)，使用二甲基乙酰胺作为溶剂，把可溶性聚酰亚胺和含有离子通道的杂化材料溶解，加入少量催化剂，所述聚酰亚胺在溶液中的浓度用重量百分数表示为10% 25%，所述含有离子通道的杂化材料是指含有脲基的一类含硅化合物，其在溶液中的浓度用重量百分数表示为5% 20% ； 步骤(2)，使用流延法把步骤(I)得到的溶液在平滑的玻璃表面流延成薄膜，膜厚在10 200微米之间，在所述溶剂挥发后形成薄膜，并可从玻璃表面剥离；步骤(3)，把步骤(2)得到的薄膜加热到60°C 200°C范围，使杂化材料中的含硅化合物形成硅氧硅网络形成所述的离子通道，薄膜厚度在5 150微米之间。
2.根据权利要求书I所述的一种超级电容器隔膜的制备方法，其特征在于，所述含有离子通道的杂化材料至少含有一个脲基和一个硅烷。
3.根据权利要求书I所述的一种超级电容器隔膜的制备方法，其特征在于，所述溶剂是除了所述二甲基乙酰胺外，下述溶剂中的一种或两种以上的混合物； 二甲基甲酰胺，二甲基亚砜，N-甲基吡咯烷酮。
4.根据权利要求书I所述的一种超级电容器隔膜的制备方法，其特征在于，通过在所述步骤(I)中加入催化剂，使杂化材料在所述步骤(3)中发生溶胶-凝胶反应，所述催化剂在溶液中的浓度用重量百分数表示为0.
5.根据权利要求书I所述的一种超级电容器隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，使用流延法把步骤(I)得到的溶液在平滑的玻璃表面流延成膜，膜厚在10 200微米之间；干燥后可从所述玻璃板表面剥离。
全文摘要
一种超级电容器隔膜的制备方法属于离子通道膜技术领域，其特征在于，使用二甲基乙酰胺将可溶性聚酰亚胺和具有离子通道的杂化材料溶解；使用流延法在平滑的固体表面流延成薄膜；然后加热使杂化材料发生溶胶-凝胶反应形成离子传输通道，所述杂化材料和聚酰亚胺形成超级电容器隔膜。本制膜方法能够得到离子传输性良好且电阻较小的新型超级电容器隔膜，克服现有隔膜有较高孔隙率的缺点，具有制备过程简单，易于放大等优点。
文档编号H01G9/02GK102629519SQ20121012226
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者刘帅, 刘必前, 刘艳花, 吴杰, 王丽华 申请人:中国科学院化学研究所