[发明专利]一种双网络的两性聚合物水凝胶电解质及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种双网络的两性聚合物水凝胶电解质及其制备方法与应用，方法包括步骤：将2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸钠溶液和N，N，N‑三甲基‑3‑(2‑甲基烯丙酰氨基)‑1‑氯化丙铵溶液混合，然后加入黄原胶溶液，得到第一混合溶液；向第一混合溶液中加入引发剂和交联剂，得到第二混合溶液；排出第二混合溶液中的氧气，在预设温度下聚合反应预设时间，得到双网络的两性聚合物水凝胶电解质。本发明通过热引发聚合得到两性聚合物，再与黄原胶通过物理和化学交联制得双网络的两性聚合物水凝胶电解质，两性聚合物能提供电荷载流子，同时可与黄原胶协同提升电解质的保水性和力学性能，并且由于黄原胶的粘附性强，使电解质与电极接触牢固，能够降低界面电阻。

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，尤其涉及一种双网络的两性聚合物水凝胶电解质及其制备方法与应用。

背景技术

随着便携式、柔性可穿戴电子产品的开发和推广，寻求与之匹配的柔性电化学储能器件成为当前学术界和产业界的研究热点和难点。相比于柔性电池，超级电容器具有充电速度快、循环使用寿命长、功率密度高等优点，被认为是未来电化学储能设备中更具有应用前景的选择。然而，为了满足不同应用场合(如折叠、扭曲、拉伸、挤压、高温等)的要求，柔性超级电容器仍面临着诸多巨大挑战，亟待解决的问题包括高温应用性差、可拉伸性差，以及凝胶电解质与电极接触性弱等。因此，设计一种性能优异水凝胶电解质改善柔性超级电容器性能的研究需进一步探索。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双网络的两性聚合物水凝胶电解质及其制备方法与应用，旨在解决现有超级电容器的电解质可拉伸性差，以及电极接触性弱的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种双网络的两性聚合物水凝胶电解质的制备方法，其中，包括步骤：

将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠溶液和N，N，N-三甲基-3-(2-甲基烯丙酰氨基)-1-氯化丙铵溶液混合，然后加入黄原胶溶液，得到第一混合溶液；

向所述第一混合溶液中加入引发剂和交联剂，得到第二混合溶液；

排出所述第二混合溶液中的氧气，在预设温度下聚合反应预设时间，得到所述双网络的两性聚合物水凝胶电解质。

所述的双网络的两性聚合物水凝胶电解质的制备方法，其中，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠溶液为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠质量百分浓度50％的水溶液，所述N，N，N-三甲基-3-(2-甲基烯丙酰氨基)-1-氯化丙铵溶液为N，N，N-三甲基-3-(2-甲基烯丙酰氨基)-1-氯化丙铵质量百分浓度50％的水溶液；所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠溶液与所述N，N，N-三甲基-3-(2-甲基烯丙酰氨基)-1-氯化丙铵溶液的体积比为(17～19):(21～23)。

所述的双网络的两性聚合物水凝胶电解质的制备方法，其中，所述第一混合溶液中所述黄原胶的浓度为20～80mg/mL。

所述的双网络的两性聚合物水凝胶电解质的制备方法，其中，所述引发剂为过硫酸钾、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢、过硫酸铵、异丙苯过氧化氢中的一种。

所述的双网络的两性聚合物水凝胶电解质的制备方法，其中，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺或丙烯酰胺。

所述的双网络的两性聚合物水凝胶电解质的制备方法，其中，所述预设温度为60～70℃，所述预设时间为10～15h。