專利名稱：一種超級電容器隔膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子通道膜制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是制造用于超級電容器的離子通道膜制備方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，人類對能源的需求量日益増加、而化石能源的大量消耗所造成的環(huán)境壓力卻日益突出。節(jié)約化石能源、研究開發(fā)和大規(guī)模利用可再生能源成為世界各國能源安全和可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。超級電容器作為目前替代能源的一個新興儲能器件，在新能源領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用。超級電容器(Supercapacitor)市上世紀六七十年代率先在美國出現(xiàn)，并于80年代逐漸走向市場的ー種新興的儲能器件。這種新型的能源器件所能存貯的能量比傳統(tǒng)的物理電容器大ー個數(shù)量級以上，同時又保持了傳統(tǒng)電容器釋放能量速度極快的特點，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。其中隔膜作為超級電容器的重要組成部分之一，其性能的優(yōu)劣在一定程度上決定電容器性能的好壞。對隔膜材料的一般要求是1)電阻盡量小，使得離子通過隔膜的能力強，即隔膜對電解質(zhì)離子運動的阻力??；2)隔膜材料是電子導(dǎo)體的絕緣體；3)在電解液中化學性能穩(wěn)定；4)具有一定的機械強度，隔離性能好；5)組織成分均一，厚度一致；6)材料資源豐富，價格低廉。現(xiàn)在國內(nèi)外用于超級電容器的商業(yè)化隔膜主要采用的有聚丙烯(PP)無紡布隔膜、纖維素隔膜、隔膜紙等材料制成，要求其具有儲存電解液和導(dǎo)通正極產(chǎn)生的氣體到負極的功能，因而較厚，孔隙率較高。較厚的隔膜使得隔膜電阻大，較高孔隙率會導(dǎo)致電極短路。超級電容器在充放電過程中不產(chǎn)生氣體也不需要氣體復(fù)合，因而也不需要具備較多孔隙率，只需滿足電解液離子的通道。專利(200310112700. I)利用石棉纖維添加增強材料制備了ー種超級電容器隔膜，但利用的并非電解質(zhì)的離子通道。本發(fā)明針對超級電容器隔膜的特征，提出一種全新的思路以聚合物為基體原料，然后摻雜ー種可以傳輸離子的雜化材料，在強極性溶劑中溶解，混合后制成均一溶液，通過流延法制膜。其中的基體材料具備良好的耐化學腐蝕性、耐溫性以及很好的導(dǎo)電性，雜化材料提供傳輸離子的傳輸通道。該超級電容器隔膜制備方法簡單、易于放大，既可以用于超級電容器的隔膜，也可作為陽離子選擇性膜用于電場驅(qū)動的分離過程場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種離子傳輸膜的制備方法，尤其是制備可以用于超級電容器的隔膜。本發(fā)明的特征在于依次含有以下步驟；步驟(1)，以ニ甲基こ酰胺為溶劑，把可溶性聚酰亞胺和含有離子通道的雜化材料溶解，所述聚酰亞胺在溶液中的濃度用重量百分數(shù)表示為10% 25%，所述含有離子通道的雜化材料是指含有脲基的一類含硅化合物，其在溶液中的濃度用重量百分數(shù)表示為5% 20% ；步驟(2)，使用流延法把步驟(I)得到的溶液在平滑的玻璃表面流延成薄膜，膜厚在10 200微米之間，在所述溶劑揮發(fā)后形成薄膜，并可從玻璃表面剝離；步驟(3)，把步驟(2)得到的薄膜加熱到60 200°C范圍，使雜化材料形成所述的離子通道。所述可溶性聚酰亞胺是由下述ニ酐和ニ胺合成的
權(quán)利要求
1.一種超級電容器隔膜的制備方法，其特征在于，依次含有以下步驟步驟(1)，使用二甲基乙酰胺作為溶劑，把可溶性聚酰亞胺和含有離子通道的雜化材料溶解，加入少量催化劑，所述聚酰亞胺在溶液中的濃度用重量百分數(shù)表示為10% 25%，所述含有離子通道的雜化材料是指含有脲基的一類含硅化合物，其在溶液中的濃度用重量百分數(shù)表示為5% 20% ； 步驟(2)，使用流延法把步驟(I)得到的溶液在平滑的玻璃表面流延成薄膜，膜厚在10 200微米之間，在所述溶劑揮發(fā)后形成薄膜，并可從玻璃表面剝離；步驟(3)，把步驟(2)得到的薄膜加熱到60°C 200°C范圍，使雜化材料中的含硅化合物形成硅氧硅網(wǎng)絡(luò)形成所述的離子通道，薄膜厚度在5 150微米之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種超級電容器隔膜的制備方法，其特征在于，所述含有離子通道的雜化材料至少含有一個脲基和一個硅烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種超級電容器隔膜的制備方法，其特征在于，所述溶劑是除了所述二甲基乙酰胺外，下述溶劑中的一種或兩種以上的混合物； 二甲基甲酰胺，二甲基亞砜，N-甲基吡咯烷酮。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種超級電容器隔膜的制備方法，其特征在于，通過在所述步驟(I)中加入催化劑，使雜化材料在所述步驟(3)中發(fā)生溶膠-凝膠反應(yīng)，所述催化劑在溶液中的濃度用重量百分數(shù)表示為0.
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種超級電容器隔膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，使用流延法把步驟(I)得到的溶液在平滑的玻璃表面流延成膜，膜厚在10 200微米之間；干燥后可從所述玻璃板表面剝離。
全文摘要
一種超級電容器隔膜的制備方法屬于離子通道膜技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，使用二甲基乙酰胺將可溶性聚酰亞胺和具有離子通道的雜化材料溶解；使用流延法在平滑的固體表面流延成薄膜；然后加熱使雜化材料發(fā)生溶膠-凝膠反應(yīng)形成離子傳輸通道，所述雜化材料和聚酰亞胺形成超級電容器隔膜。本制膜方法能夠得到離子傳輸性良好且電阻較小的新型超級電容器隔膜，克服現(xiàn)有隔膜有較高孔隙率的缺點，具有制備過程簡單，易于放大等優(yōu)點。
文檔編號H01G9/02GK102629519SQ20121012226
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者劉帥, 劉必前, 劉艷花, 吳杰, 王麗華 申請人:中國科學院化學研究所