一种水凝胶电解质薄膜及其制备方法和用图_2

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中电阻值可以计算出水凝胶薄膜的离子导电率。
[0038]本发明水凝胶电解质薄膜采用化学交联-浇铸成膜法或化学交联-刮涂成膜法制备。
[0039]化学交联使本发明水凝胶电解质薄膜具有较高含水量和优异力学性能,抗拉伸率可达300%,如图3所示,因此通过浇铸成膜或者刮涂成膜可形成自支撑的水凝胶电解质薄膜。本发明水凝胶电解质薄膜应用于柔性超级电容器中,既可作为电解质又可作为隔膜,可以减小离子传递电阻,获得优异电化学电容性能。同时,由于本身具有良好力学性能,有利于柔性超级电容器获得优异柔性性能。
[0040]实施例1
[0041]首先将Ig聚乙烯醇加入1mL含有0.5molL 1硫酸的水溶液中,使聚乙烯醇的含量为0.1gmL \电磁搅拌下加热至95°C保持I小时,直至溶液变得澄清,得到高分子基体与电解质水溶液的混合溶液。然后,将所述混合溶液冷却至5摄氏度。将2ml戊二醛水溶液加入所述混合溶液中,戊二醛水溶液的体积比为5%,搅拌20s,并迅速将混合溶液倒入Φ90πιπι的塑料圆形表面皿,约1s后混合溶液失去流动性,完成凝胶化。将薄膜揭下,得到水凝胶电解质薄膜,通过厚度规测量该薄膜厚度为1mm。该自支撑薄膜如图4所示。以所述水凝胶电解质薄膜的总量为基准,所述高分子基体的含量为8重量百分比,所述电解质水溶液的含量为92重量百分比。
[0042]实施例2
[0043]首先将0.3g聚乙烯醇加入1mL含有2molL 1硫酸的水溶液中,使聚乙烯醇的含量为0.03g mL \电磁搅拌下加热至95°C,保持I小时,直至溶液变得澄清,得到高分子基体与电解质水溶液的混合溶液。然后,将所述混合溶液冷却至1°C。将2ml戊二醛水溶液加入所述混合溶液中,戊二醛水溶液和所述混合溶液体积百分比为5 %,搅拌60s,并迅速将所述混合溶液倒入Φ90_的玻璃圆形表面皿,约1s后混合溶液失去流动性,凝胶化完成。将薄膜揭下,形成水凝胶电解质薄膜。厚度规测量该薄膜厚度为1mm。以所述水凝胶电解质薄膜的总量为基准,所述高分子基体的含量为2重量百分比,所述电解质水溶液的含量为98重量百分比。
[0044]实施例3
[0045]首先将2g聚乙烯醇加入4mL含有0.0lmolL 1硫酸的水溶液中,使聚乙烯醇的含量为0.5gmL \电磁搅拌下加热至95°C,保持I小时,直至溶液变得澄清,得到高分子基体与电解质水溶液的混合溶液。然后,将上述混合溶液冷却至1°C。将2ml戊二醛水溶液加入上述混合溶液中,戊二醛水溶液的体积比为0.4%,搅拌5s,并迅速将混合溶液倒入Φ90_的塑料圆形表面皿,约1s后混合溶液失去流动性,凝胶化完成。将薄膜揭下,形成水凝胶电解质薄膜,厚度规测量该薄膜厚度为500 μ m。以所述水凝胶电解质薄膜的总量为基准,所述高分子基体的含量为20重量百分比,所述电解质水溶液的含量为80重量百分比。
[0046]实施例4
[0047]首先将2g聚乙烯醇加入30mL含有0.5molL 1盐酸的水溶液中,使聚乙烯醇的含量为0.06g mL \电磁搅拌下加热至95°C,保持I小时,直至溶液变得澄清,得到高分子基体与电解质水溶液的混合溶液。然后,将上述混合溶液冷却至1°C。将2ml戊二醛水溶液加入上述混合溶液中,戊二醛水溶液体积比为3%,搅拌20s,并迅速将混合溶液倒入Φ90πιπι的塑料圆形表面皿,约1s后混合溶液失去流动性,凝胶化完成。将薄膜揭下,形成水凝胶电解质薄膜,用厚度规测量,该薄膜厚度为5mm。以所述水凝胶电解质薄膜的总量为基准,所述高分子基体的含量为6.5重量百分比,所述电解质水溶液的含量为94.5重量百分比。
[0048]实施例5
[0049]首先将2g聚乙烯醇加入1mL含有0.1molL 1磷酸的水溶液中,使聚乙烯醇的含量为0.2gmL \电磁搅拌下加热至95°C,保持I小时,直至溶液变得澄清,得到高分子基体与电解质水溶液的混合溶液。然后,将上述混合溶液冷却至1°C。将2ml戊二醛水溶液加入上述溶液中,戊二醛水溶液体积比为5%,搅拌30s,并迅速将混合溶液倒入Φ90πιπι的塑料圆形表面皿,约1s后混合溶液失去流动性,凝胶化完成。将薄膜揭下,形成水凝胶电解质薄膜,厚度规测量该薄膜厚度为1mm。以所述水凝胶电解质薄膜的总量为基准,所述高分子基体的含量为14重量百分比,所述电解质水溶液的含量为86重量百分比。
[0050]实施例6
[0051]首先将Ig聚乙烯醇加入1mL含有0.5molL 1高氯酸的水溶液中,使聚乙烯醇的含量为0.1g mL \电磁搅拌下加热至95°C,保持I小时,直至溶液变得澄清,得到高分子基体与电解质水溶液的混合溶液。然后,将上述混合溶液冷却至5°C。将2ml戊二醛水溶液,加入上述混合溶液中,戊二醛水溶液体积比为5%,搅拌20s,并迅速将溶液倒入Φ90πιπι的不锈钢圆形表面皿,约1s后混合溶液失去流动性,凝胶化完成。将薄膜揭下,形成水凝胶电解质薄膜,用厚度规测量,该薄膜厚度为1mm。然后空气中放置,使水凝胶电解质薄膜的电解质中所含水逐渐挥发,每隔6小时称量一次,直至重量不再明显降低,水几乎完全挥发。此时,以所述为基准,所述高分子基体的含量为水凝胶电解质薄膜的总量的90重量百分比,所述电解质水溶液的含量为水凝胶电解质薄膜的10重量百分比。
[0052]实施例7
[0053]首先将1.5g聚乙烯醇加入1mL含有0.5molL 1硫酸的水溶液中,使聚乙烯醇的含量为0.15g mL \电磁搅拌下加热至95°C,保持I小时,直至溶液变得澄清,得到高分子基体与电解质水溶液的混合溶液。然后,将上述混合溶液冷却至2 °C。将2ml戊二醛水溶液加入上述混合溶液中,戊二醛水溶液体积比为5 %,搅拌20秒,迅速将混合溶液倒入玻璃平板基底上,并迅速用刮刀在与基底垂直距离为200 μ m的位置将溶液刮平。约5秒后混合溶液失去流动性,凝胶化完成。将薄膜揭下,形成水凝胶电解质薄膜,厚度规测量该薄膜厚度为200 μπι。以所述水凝胶电解质薄膜的总量为基准,所述高分子基体的含量为12重量百分比,所述电解质水溶液的含量为88重量百分比。
[0054]实施例8
[0055]首先将1.5g聚乙烯醇加入1mL含有2molL 1硫酸的水溶液中,使聚乙烯醇的含量为0.15g mL \电磁搅拌下加热至95°C,保持I小时,直至溶液变得澄清,得到高分子基体与电解质水溶液的混合溶液。然后,将上述混合溶液冷却至1°C。将2ml马来酸酐水溶液加入上述混合溶液中,戊二醛水溶液体积比为5 %,搅拌20秒,迅速将混合溶液倒入一不锈钢平板基底上,并迅速用4RDS线棒涂布器,4号RDS线棒,线宽为10 μ m,将混合溶液刮平。约5s后混合溶液失去流动性,凝胶化完成。将薄膜揭下,得到水凝胶电解质薄膜,用厚度规测量,该薄膜厚度为ΙΟμπι。以所述水凝胶电解质薄膜的总量为基准,所述高分子基体的含量为12重量百分比,所述电解质水溶液的含量为88重量百分比。
[0056]实施例9
[0057]首先将1.5g明胶溶于15mL含有ImolL 1氯化锂(LiCl)的水溶液中,使聚乙烯醇的含量为0.15g mL 电磁搅拌下加热至80°C,保持0.5小时,直至溶液变得澄清,得到高分子基体与电解质水溶液的混合溶液。然后,将2ml戊二醛水溶液加入上述混合溶液中,戊二醛水溶液体积比为5 %,搅拌5min,并将混合溶液倒入Φ 90_的塑料圆形表面皿中,冷却至室温25°C后放置2h,混合溶液失去流动性,凝胶化完成。将薄膜揭下,得到水凝胶电解质薄膜,用厚度规测量,该薄膜厚度为2_。以所述水凝胶电解质薄膜的总量为基准,所述高分子基体的含量为12重量百分比,所述电解质水溶液的含量为88重量百分比。本实施例制备的的自支撑水凝胶薄膜如图5所示。
[0058]实施例10
[0059]首先将3g明胶溶于15mL含有ImolL-1氯化锂(LiCl)的水溶液中,使聚乙烯醇的含量为0.2g mL1,电磁搅拌下加热至80°C,保持0.5小时,直至溶液变得澄清,得到高分子基体与电解质水溶液的混合溶液。然后,将2ml戊二醛水溶液加入上述混合溶液中,戊二醛水溶液体积比为5%,搅拌5min,冷却至室温25°C后将混合溶液倒入一不锈钢平
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