4] 实施例13
[0085] 将2份聚合度2600、醇解度99%的聚乙烯醇、2. 0份硼酸和30份氯化钾加入100 份去离子水中，搅拌升温至102°C使之溶解并形成均匀的溶液，然后降温至65°C备用；
[0086] 将用5wt%聚四氟乙烯粘结剂、5wt%石墨粉导电剂和90wt%氢氧化镍混合均匀 后平铺并压制在铝箱集流体的一面，铝箱另一面上覆盖上绝缘板，制成镍镉电池正极；将 10wt%聚偏氟乙烯粘结剂和90wt%氢氧化镉混合均匀平铺并压制在铜箱集流体的一面，铜 箱集流体的另一面上覆盖上绝缘板，制成镍镉电池负极；
[0087] 先将所制成的镍镉电池正、负电极作为阴极，以铂片作为阳极，安放在电镀池中， 然后将配置好的电凝胶溶液放入电镀池中，并在阴极和阳极之间施加1.5V的电压，持续 Smin后取出，该阴极表面会生成一层灰白色的聚乙烯醇硼酸钾盐络合的水凝胶膜，将处理 后的电极从绝缘板上剥离，暴露出铝箱、铜箱集流体导电面。将镍镉电池正、负电极覆盖有 凝胶的面相对组装并密封，制得镍镉电池。该电池中聚乙烯醇硼酸钾络合凝胶电解质的离 子电导率为2. 794S cm 1D [0088] 实施例14
[0089] 将I. 5份聚合度2800、醇解度99%的聚乙烯醇、0. 5份硼酸和35. 0份硝酸锂加入 100份去离子水中，搅拌升温至102°c使之溶解并形成均匀的溶液，然后降温至70°C备用；
[0090] 将用5wt%聚四氟乙烯粘结剂和95% Wt二氧化钌粉末混合均匀后平铺并压制在 泡沫镍集流体的一面，泡沫镍集流体的另一面上覆盖上绝缘板即制成超级电容器电极；
[0091] 先将所制成的超级电容器电极作为阴极，以铂片作为阳极，安放在电镀池中，然后 将配置好的电凝胶溶液放入电镀池中，并在阴极和阳极之间施加6. OV的电压，持续5min后 取出，该阴极表面会生成一层半透明的聚乙烯醇硼酸锂盐络合的水凝胶膜，将处理后的电 极从绝缘板上剥离，暴露出泡沫镍集流体导电面。将另一块也经以上方法电凝胶处理后的 电极覆盖有凝胶的一面与之相对组装并密封，即制得二氧化钌对称型超级电容器。该电容 器中聚乙烯醇硼酸锂络合凝胶电解质的离子电导率为2. 668S cm、
[0092] 实施例15
[0093] 将0. 5份聚合度5500、醇解度88%的聚乙烯醇、1. 5份硼酸和13份氯化锂加入100 份去离子水中，搅拌升温至105°C使之溶解并形成均匀的溶液，然后降温至70°C备用；
[0094] 将5wt%聚偏二氟乙稀粘结剂、5wt%乙炔黑导电剂和90wt%二氧化猛粉末混合 均匀平铺并压制在泡沫镍集流体的一面，泡沫镍集流体的另一面上覆盖上绝缘胶布即制成 超级电容器电极；
[0095] 先将所制成的超级电容器电极作为阴极，以铂片作为阳极，安放在电镀池中，然后 将配置好的电凝胶溶液放入电镀池中，并在阴极和阳极之间施加2. 2V的电压，持续3min后 取出，该阴极表面会生成一层灰白色聚乙烯醇硼酸锂络合的水凝胶膜，将电极另一面的绝 缘胶布剥下，暴露出集流体导电面。将另一块也经以上方法电凝胶处理后的电极覆盖有凝 胶的一面与之相对组装并密封，即制得二氧化锰对称型超级电容器。该电容器中聚乙烯醇 硼酸锂络合凝胶电解质的离子电导率为0.957S cm1。
[0096] 实施例16
[0097] 将1份聚合度4000、醇解度99%的聚乙烯醇、2. 0份硼酸和15份磷酸铵加入100 份去离子水中，搅拌升温至102°C使之溶解并形成均匀的溶液，然后降温至50°C备用；
[0098] 将用10wt%聚四氟乙稀粘结齐lj、90wt%比表面积1000 m2 /g的活性炭压制而成的 厚度为〇. 3mm活性炭超级电容电极活性材料贴合在石墨纸的一面，石墨纸的另一面上覆盖 上绝缘板即制成超级电容器电极；
[0099] 先将所制成的超级电容器电极作为阴极，以石墨棒作为阳极，安放在电镀池中，然 后将配置好的电凝胶溶液放入电镀池中，并在阴极和阳极之间施加 I. 8V的电压，持续5min 后取出，该阴极表面会生成一层半透明的聚乙烯醇硼酸铵络合的水凝胶膜，将处理后的电 极从绝缘板上剥离，暴露出石墨纸集流体导电面。将另一块也经以上方法电凝胶处理后的 电极覆盖有凝胶的一面与之相对组装并密封，即制得活性炭对称型超级电容器。该电容器 中聚乙烯醇硼酸钾络合凝胶电解质的离子电导率为I. 098S cm、
[0100] 以上实施例所制得的超级电容器均有较高的比容量，循环稳定性优异，以lA/g恒 流充放电循环5000次后，容量保持率均在95%以上。以上实施例所制得的二次电池具有 良好的比容量，循环稳定性能良好，以0. 5A/g恒流充放电循环1000次后，比容量保持率在 85 %以上。采用本发明所述的凝胶电解质以及所述结构的超级电容器和二次电池可以在便 携电子设备、大功率电器、新能源汽车、再生能源贮存回收设备等方面得以应用。
【主权项】
1. 一种直接在电极表面制备聚乙烯醇硼酸盐络合水凝胶电解质的方法，该方法的工艺 步骤和条件如下： (1) 将0. 5~15份聚乙烯醇、0. 1~12份硼酸和2~40份XY盐加入100份去离子水 中，搅拌升温至25~105°C使之溶解并形成均匀的溶液，然后降温至15~70°C备用； (2) 将配置好的溶液置于电镀池中，在阴极和阳极之间施加1. 25~IOV的电压，持续 1~IOmin后在阴极表面会生成一层聚乙烯醇硼酸X盐络合的水凝胶膜，且凝胶膜内同时含 有来自于电凝胶液的XY盐，该电镀池中的阴极为目标电化学器件的电极， 以上原料份数均为重量份数。2. 根据权利要求1所述的直接在电极表面制备聚乙烯醇硼酸盐络合水凝胶电解质的 方法，该方法中所用的XY盐为7~30份。3. 根据权利要求1或2所述的直接在电极表面制备聚乙烯醇硼酸盐络合水凝胶电解质 的方法，该方法中所用的XY盐为由X+阳离子和Y阴离子组成的水溶性盐，其中X+阳离子 是得电子能力小于H+的阳离子。4. 根据权利要求1或2所述的直接在电极表面制备聚乙烯醇硼酸盐络合水凝胶电解 质的方法，该方法中所用的乂￥盐中矿阳离子为1^ +、恥+、1(+、順4+、41 3+、1%2+或0&2+中的任一 种，Y阴离子为F、Cl、Br、I、NO3、SO42或PO43中的任一种。5. 根据权利要求3所述的直接在电极表面制备聚乙烯醇硼酸盐络合水凝胶电解质的 方法，该方法中所用的XY盐中X+阳离子为Li+、Na+、K+、NH4+、Al'Mg2+或Ca2+中的任一种， Y阴离子为F、Cl、Br、I、NO3、SO42或PO43中的任一种。6. 根据权利要求1或2所述的直接在电极表面制备聚乙烯醇硼酸盐络合水凝胶电解质 的方法，该方法中所用的聚乙烯醇的聚合度为500~6500,醇解度为88~99%。7. 根据权利要求5所述的直接在电极表面制备聚乙烯醇硼酸盐络合水凝胶电解质的 方法，该方法中所用的聚乙烯醇的聚合度为500~6500,醇解度为88~99%。8. 根据权利要求1或2所述的直接在电极表面制备聚乙烯醇硼酸盐络合水凝胶电解质 的方法，该方法中所用的阳极为铂、金、碳或不锈钢中的任一种材料制成的。9. 根据权利要求3所述的直接在电极表面制备聚乙烯醇硼酸盐络合水凝胶电解质的 方法，该方法中所用的阳极为铂、金、碳或不锈钢中的任一种材料制成的。10. 根据权利要求7所述的直接在电极表面制备聚乙烯醇硼酸盐络合水凝胶电解质的 方法，该方法中所用的阳极为铂、金、碳或不锈钢中的任一种材料制成的。
【专利摘要】本发明公开的直接在电极表面制备聚乙烯醇硼酸盐络合水凝胶电解质的方法是一种通过电化学方式来制备凝胶电解质方法，具体来说是将电化学器件的电极作为电镀池中的阴极，将配置好的电凝胶溶液放入电镀池中，并在阴极和阳极之间施加电压，持续一定时间后就会使凝胶电解质直接沉积在阴极表面形成聚乙烯醇硼酸X盐络合的水凝胶膜片，且凝胶膜内同时含有来自于电凝胶液的XY盐。本发明形成的胶体膜可与电极活性材料形成一个整体并确保浸润完全，可降低电化学器件的内阻，避免功率消耗大、易发热等不利影响，且不仅凝胶电解质的离子导电率高，还简化了生产工序，提高了生产效率。
【IPC分类】H01M10/0565, H01G11/56
【公开号】CN105206871
【申请号】CN201510548954
【发明人】姜猛进, 张向武, 宋永娇, 刘鹏清, 徐建军, 叶光斗
【申请人】四川大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年8月31日