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高温凝胶聚合物电解质锂离子电容器的制备方法
2021/3/17 15:22:22 易丝帮

一、背景

锂离子电容器是一种兼具锂离子电池的高能量密度和传统超级电容器的高功率密度的储能器件,通常由预锂化的电池电极、电容电极和适配的电解液及隔膜装配而成。普遍采用的液体电解质存在漏液风险,容易发生热失控,有燃烧甚至爆炸的风险。凝胶聚合物电解质隔膜在吸收电解液后,充分凝胶化,提升了电解质的热稳定性和力学性能,不仅解决了电池漏液问题,而且平衡了储能器件在高离子电导率和机械性能上的需求。

目前,提升锂离子电池或电容器高温循环性能主要通过添加各类添加剂实现,例如SEI成膜添加剂、抗过充添加剂、稳定添加剂等等,这些添加剂大多价格昂贵,且对高温循环稳定性的提升作用并不明显。

二、实验步骤

步骤1、将聚偏氟乙烯六氟丙烯(PVDF-HFP)溶于有机溶剂中,搅拌混合均匀,得到混合液;其中,聚偏氟乙烯六氟丙烯和有机溶剂的质量比为1:(1~10),有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、丙酮和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种;

步骤2、将步骤1得到的混合液作为静电纺丝液,采用静电纺丝方法得到聚合物隔膜基体,其中静电纺丝的电压为18~25kV,转速为240~300rpm,发射器与接收基底距离为8~15cm,流速为0 .2~0 .3mL/h;

步骤3、将锂盐加入碳酸酯溶剂中,混合均匀,得到电解液;其中,所述锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双草酸硼酸锂(LiBOB)中的至少两种,所述碳酸酯溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)中的至少三种,所述锂盐在碳酸酯溶剂中的浓度为0 .1~1 .6mol/L;

步骤4、将步骤3得到的电解液滴加至步骤2得到的聚合物隔膜基体上,发生凝胶化转变,得到凝胶聚合物电解质;其中,电解液的滴加量为1 .6~2 .4mL/cm2;将得到的凝胶聚合物电解质、正极极片和负极极片进行组装,得到锂离子电容器。


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