一種用于超級電容器的聚芳醚離子液體復合膜及其制備方法技術

本發明專利技術屬于聚合物復合膜制備技術領域，具體涉及一種用于超級電容器的新型高效聚芳醚/離子液體復合膜及其制備方法。復合膜是利用離子液體(咪唑鎓類離子液體)作為改性材料，含有官能團的聚芳醚(含脂肪鏈羧基的聚芳醚酮、聚芳醚砜，含苯羧基的聚芳醚酮、聚芳醚砜，含氨基的聚芳醚酮、聚芳醚砜)作為基體材料，配制成均勻的混合溶液，并以流延法制備而成。所發明專利技術的復合膜可以應用于超級電容器，作為聚合物電解質和隔膜使用，為超級電容器器件的小型化和安全性提供了新的思路。通過熱失重實驗數據可以看到聚合物和離子液體復合膜在220℃以內都能保持穩定，在超級電容器的使用溫度范圍內可以正常運行，并且為超級電容器的安全運行提供良好保障。

Poly aryl ether ionic liquid composite film used for super capacitor and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of polymer composite membrane preparation, in particular to a new high efficiency super capacitor aryl ether / ionic liquid composite film and preparation method thereof. Composite membrane is the use of ionic liquids (imidazolium ionic liquids) as the modified material containing functional poly aryl ether (fatty chain Carboxyl Poly aryl ether ketone, poly ether sulfone, benzene Containing Carboxyl Poly aryl ether ketone, poly ether sulfone, amino containing polyaryletherketones, ether sulfone) as matrix material, made into a homogeneous solution, and prepared by casting. The composite film can be used as a supercapacitor, as a polymer electrolyte and separator, and provides a new idea for the miniaturization and security of supercapacitor devices. The thermogravimetric experimental data can see polymer and ionic liquid composite film can keep stable at 220 DEG C, the temperature range of the super capacitor can be in normal operation, and provides a good guarantee for the safe operation of the super capacitor.

【技術實現步驟摘要】
一種用于超級電容器的聚芳醚離子液體復合膜及其制備方法
本專利技術屬于聚合物復合膜制備
，具體涉及一種用于超級電容器的新型聚芳醚離子液體復合膜及其制備方法。
技術介紹
隨著科技的進步，新型高效儲能元件的研究受到了科研工作者越來越廣泛的關注。超級電容器作為新型儲能元件的一種，具有功率密度高，循環壽命長，環境友好等優點。超級電容器主要由電極、電解質和隔膜組成，通過在電極和電解質之間形成雙電層效應實現能量的存儲。作為儲能裝置，超級電容器的安全性能是十分重要的。隔膜材料在器件中將兩個電極隔開，防止電極直接接觸，出現短路，從而提升整體安全性。隔膜材料的研究對于提升超級電容器的安全性能起到重要作用。近些年隨著對隔膜材料研究的逐步深入，出現了一種全固態超級電容器。在這種超級電容器中，隔膜材料具有離子傳導的功能，兼具電解質的功能，取代了過去的液態電解質，這種隔膜材料也被稱為聚合物電解質。全固態超級電容器具有易于小型化，安全性高，力學性能高等優點。此外全固態超級電容器最重要的優點是可以在高溫環境下工作，這是傳統的液態電解質不具備的功能。通常全固態超級電容器都具有較寬的電化學窗口，更寬的電化學窗口給器件帶來了更高的能量密度和更為廣闊的應用空間。聚芳醚是一類高性能聚合物，主鏈上的苯環結構帶來了較強的剛性，使其具有較高的熱穩定性。同時易于改性的特點使聚芳醚在隔膜材料上具有很好的應用前景。離子液體又稱為室溫熔融鹽，具有高傳導率，低揮發性，高熱穩定性等優點。這些優點使離子液體在電解質的領域被廣泛應用。但是將離子液體與聚合物復合制備復合膜并作為電解質應用于超級電容器中還很少研究。利用聚芳醚和離子液體進行復合來制備復合膜應用于超級電容器，可以有效提升超級電容器的整體性能。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用于超級電容器的聚芳醚離子液體復合膜及其制備方法。采用本專利技術的復合膜作為聚合物電解質組裝的固態超級電容器具有出色的電位窗口，提高了超級電容器的能量密度，同時避免了液態電解質作為超級電容器材料的安全隱患，從而為超級電容器帶來了優異的安全性能。聚芳醚離子液體復合膜的制備方法是利用離子液體(咪唑鎓鹽類離子液體)作為改性材料，含有官能團的聚芳醚(含脂肪鏈羧基的聚芳醚酮、聚芳醚砜，含苯羧基的聚芳醚酮、聚芳醚砜，含氨基的聚芳醚酮、聚芳醚砜)作為基體材料，通過溶液共混的方法，制備高熱穩定性的聚芳醚離子液體復合膜。本專利技術所述的聚芳醚離子液體復合膜由溶液混合方法配制成均勻的混合溶液，并以流延法制備而成。其是將含有官能團的聚芳醚共聚物與離子液體溶于相同有機溶劑中，得到均一穩定的混合溶液；隨即流延于干凈整潔的玻璃板上，干燥成膜。其中含有官能團的聚芳醚為含脂肪鏈羧基的聚芳醚酮、聚芳醚砜，含苯羧基的聚芳醚酮、聚芳醚砜，含氨基的聚芳醚酮、聚芳醚砜中的一種，離子液體為咪唑鎓鹽類離子液體中的一種，按兩者質量比進行計算，含有官能團的聚芳醚與離子液體用量比為1：0.2～4。本專利技術的聚芳醚/離子液體高熱穩定性復合聚合物電解質的制備方法，是以含有官能團的聚芳醚為基體材料，以離子液體為改性材料，將一定質量比的改性材料均勻分散在有機溶劑中(N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一種或幾種的混合物)中，同時將含有官能團的聚芳醚溶解于同種溶劑中，再將兩種溶液混合攪拌均勻；然后將混合溶液澆鑄成膜，在60～80℃烘干，再在110～130℃真空條件下干燥16～36小時，即得到高熱穩定性的聚芳醚/離子液體復合聚合物電解質膜；其中含有官能團的聚芳醚和離子液體的質量比為1：0.2～4。進一步地，離子液體溶液的濃度為0.5～3g/mL，含有官能團的聚芳醚溶液的濃度為0.1～0.3g/mL。上述的澆鑄成膜即可以是將混合溶液倒在平整的玻璃板上自然形成液態膜，烘干后形成固態的薄膜材料；也可以澆鑄在任何形狀的模型(具)或容器中，烘干后形成有一定厚度的固定形狀的制品。具體實施方式下面實施例是對本專利技術的進一步說明，而不是限制本專利技術的范圍。實施例1將1克含有氨基的聚芳醚砜(m＝0.2)溶解到10mLDMAc中，將0.5克離子液體(1-乙基-3甲基咪唑鎓四氟硼酸鹽)溶解到1mLDMAc中，然后將兩種溶液混合在一起繼續攪拌12小時，形成均勻溶液，然后澆鑄到平整的玻璃板上，在80℃烘干后，繼續于120℃溫度下真空干燥24小時，即得到聚芳醚砜/離子液體復合聚合物電解質膜。實施例2將1克含有脂肪鏈羧基聚芳醚砜(m＝0.2)溶解到10mLDMAc中，將0.5克離子液體(1-乙基-3甲基咪唑鎓四氟硼酸鹽)溶解到1mLDMAc中，然后將兩溶液混合在一起繼續攪拌12小時，形成均勻溶液，然后澆鑄到平滑的玻璃板上，在80℃烘干后，繼續于120℃溫度下真空干燥24小時，即得到聚芳醚砜/離子液體復合聚合物電解質膜。實施例3將1克含有苯羧基結構的聚芳醚砜(m＝0.2)溶解到10mLDMAc中，將0.5克離子液體(1-乙基-3甲基咪唑鎓四氟硼酸鹽)溶解到1mLDMAc中，然后將兩種溶液混合在一起繼續攪拌12小時，形成均勻溶液，然后澆鑄到平整的玻璃板上，在80℃烘干后，繼續于120℃溫度下真空干燥24小時，即得到聚芳醚砜/離子液體復合聚合物電解質膜。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于超級電容器的聚芳醚/離子液體復合膜，其特征在于：是由含有官能團的聚芳醚和離子液體配制成均勻的混合溶液，并以流延法制備而成；其中，含有官能團的聚芳醚和離子液體的質量比為1：0.2～4。

【技術特征摘要】
1.一種用于超級電容器的聚芳醚/離子液體復合膜，其特征在于：是由含有官能團的聚芳醚和離子液體配制成均勻的混合溶液，并以流延法制備而成；其中，含有官能團的聚芳醚和離子液體的質量比為1：0.2～4。2.權利要求1所述的聚芳醚/離子液體復合膜的制備方法，其特征在于：是以含有官能團的聚芳醚為基體原料，以離子液體為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李春花，
申請(專利權)人：青島祥智電子技術有限公司，
類型：發明
國別省市：山東,37