一種超級(jí)電容器的電解液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)電源領(lǐng)域，涉及一種化學(xué)電源產(chǎn)品，具體涉及一種超級(jí)電容器電 解液。
【背景技術(shù)】
[0002] 超級(jí)電容器，又稱電化學(xué)電容器，是通過電極表面發(fā)生快速、可逆的電荷吸附/脫 附過程或電化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行能量的儲(chǔ)存和釋放的一種電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。
[0003] 超級(jí)電容器的比能量由如下公式表示：
c；i.5 式中，E-儲(chǔ)存的比能量； C一超級(jí)電容器的電容量； V一額定電壓； m-超級(jí)電容器的重量。
[0004] 而超級(jí)電容器的電容量則由如下公式表示：
f部、 式中，C一微分電容值； 一溶劑的相對介電常數(shù)； 一真空介電常數(shù)，其值為8. 85X10 UFym1; S-電極/溶劑界面雙電層的面積； d-電極/溶液界面雙電層的厚度。
[0005] 由公式（1)和（2)可知，超級(jí)電容器的比能量與溶劑的相對介電常數(shù)成正比。
[0006] 目前的超級(jí)電容器采用的有機(jī)溶劑多為：乙腈、碳酸丙烯酯、y_ 丁內(nèi)酯。這些溶 劑的相對介電常數(shù)一般在30~60之間。因而制得的超級(jí)電容器產(chǎn)品的比能量大多在3~ 5ffh/kg〇
[0007] 因此，亟需開發(fā)一種新的電解液，其能大幅提高超級(jí)電容器的比能量，改善其循環(huán) 性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是通過配置新的電解液，解決目前的超級(jí)電容器比能量低，循環(huán)性 能差的問題。
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種超級(jí)電容器的電解液，該電解液的溶質(zhì)為四 氟硼酸季銨鹽，溶劑為相對介電常數(shù)在100以上的質(zhì)子惰性溶劑，該電解液在室溫時(shí)的濃 度為0? 5mol/L~2. Omol/L，所述的四氟硼酸季銨鹽的陽離子為Et4N+、Et3MeN +中的一種，陰離 子為bf4。
[0010] 上述的超級(jí)電容器的電解液，其中，所述的四氟硼酸季銨鹽為Et4NBF4。
[0011] 上述的超級(jí)電容器的電解液，其中，所述的質(zhì)子惰性溶劑是指甲酰胺、乙酰胺、丙 酰胺、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙 酰胺、N，N-二甲基丙酰胺中的任意一種或幾種。
[0012] 上述的超級(jí)電容器的電解液，其中，所述的溶劑為丙酰胺和N-甲基丙酰胺的混合 物。
[0013] 上述的超級(jí)電容器的電解液，其中，所述的溶劑中N-甲基丙酰胺的比例為 40%~80%，以體積百分?jǐn)?shù)計(jì)。
[0014] 上述的超級(jí)電容器的電解液，其中，所述電解液在室溫時(shí)的濃度為0. 7mol/ L~l. 5mol/L〇
[0015] 本發(fā)明的電解液采用的溶劑相對介電常數(shù)較大，一般都在100以上，故而能在不 顯著減少雙電層面積、增大雙電層厚度、降低超級(jí)電容器工作電壓的情況下，大幅度提高超 級(jí)電容器的比能量。
【附圖說明】
[0016] 圖1為采用本發(fā)明的實(shí)施例1的電解液制作的超級(jí)電容器的恒流充放電曲線。
[0017] 圖2為采用本發(fā)明的實(shí)施例1的電解液制作的超級(jí)電容器的循環(huán)壽命曲線。
[0018] 圖3為采用本發(fā)明的實(shí)施例2的電解液制作的超級(jí)電容器的恒流充放電曲線。
[0019] 圖4為采用本發(fā)明的實(shí)施例2的電解液制作的超級(jí)電容器的循環(huán)壽命曲線。
[0020] 圖5為采用本發(fā)明的實(shí)施例3的電解液制作的超級(jí)電容器的恒流充放電曲線。
[0021] 圖6為采用本發(fā)明的實(shí)施例3的電解液制作的超級(jí)電容器的循環(huán)壽命曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0023] 實(shí)施例1 本例的超級(jí)電容器電解液，其溶質(zhì)為Et4NBF4，溶劑為丙酰胺和N-甲基丙酰胺按照一定 比例混合而成，其中N-甲基丙酰胺的比例以體積百分?jǐn)?shù)計(jì)為40%，電解液在室溫時(shí)的濃度 為 0? 7mol/L。
[0024] 采用本例的電解液制成超級(jí)電容器。具體方法為：采用活性炭電極作為正負(fù)極片， 采用紙隔膜或無紡布隔膜，在干燥房或手套箱中加注本例的電解液組裝成超級(jí)電容器。
[0025] 圖1的測試結(jié)果表明，采用該電解液組裝的超級(jí)電容器，在2. 5A電流下的充放電 曲線幾乎為一條直線，其容量達(dá)到300F左右。
[0026] 圖2的測試結(jié)果表明，經(jīng)過50000周次的循環(huán)，超級(jí)電容器的容量保持在初始容量 的88%以上。
[0027] 實(shí)施例2 本例的超級(jí)電容器電解液，其溶質(zhì)為Et4NBF4，溶劑為丙酰胺和N-甲基丙酰胺按照一定 比例混合而成，其中N-甲基丙酰胺的比例為60%，電解液在室溫時(shí)的濃度為1. lmol/L。
[0028] 采用本例的電解液制成超級(jí)電容器。具體方法為：采用活性炭電極作為正負(fù)極片， 采用紙隔膜或無紡布隔膜，在干燥房或手套箱中加注本例的電解液組裝成超級(jí)電容器。
[0029] 圖3的測試結(jié)果表明，采用該電解液組裝的超級(jí)電容器，在2. 5A電流下的充放電 曲線幾乎為一條直線，其容量達(dá)到350F左右。
[0030] 圖4的測試結(jié)果表明，經(jīng)過50000周次的循環(huán)，超級(jí)電容器的容量保持在初始容量 的93%以上。
[0031] 實(shí)施例3 本例的超級(jí)電容器電解液，其溶質(zhì)為Et3MeNBF4，溶劑為丙酰胺和N-甲基丙酰胺按照一 定比例混合而成，其中N-甲基丙酰胺的比例為80%，電解液在室溫時(shí)的濃度為1. 5mol/L。
[0032] 采用本例的電解液制成超級(jí)電容器。具體方法為：采用活性炭電極作為正負(fù)極片， 采用紙隔膜或無紡布隔膜，在干燥房或手套箱中加注本例的電解液組裝成超級(jí)電容器。
[0033] 圖5的測試結(jié)果表明，采用該電解液組裝的超級(jí)電容器，在2. 5A電流下的充放電 曲線幾乎為一條直線，其容量達(dá)到380F左右。
[0034] 圖6的測試結(jié)果表明，經(jīng)過50000周次的循環(huán)，超級(jí)電容器的容量保持在初始容量 的90%以上。
[0035] 綜上所述，本發(fā)明的超級(jí)電容器的電解液能在不顯著減少雙電層面積、增大雙電 層厚度、降低超級(jí)電容器工作電壓的情況下，大幅度提高超級(jí)電容器的比能量。
[0036] 盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的 描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超級(jí)電容器的電解液，其特征在于，該電解液的溶質(zhì)為四氟硼酸季銨鹽，溶劑為 相對介電常數(shù)在100以上的質(zhì)子惰性溶劑，該電解液在室溫時(shí)的濃度為0. 5mol/L~2. Omol/ L，所述的四氟硼酸季銨鹽的陽離子為Et4N+、Et3MeN +中的一種，陰離子為BF 4。2. 如權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器的電解液，其特征在于，所述的四氟硼酸季銨鹽為 Et4NBF403. 如權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器的電解液，其特征在于，所述的質(zhì)子惰性溶劑是指 甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、N，N-二甲基甲酰 胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基丙酰胺中的任意一種或幾種。4. 如權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器的電解液，其特征在于，所述的溶劑為丙酰胺和 N-甲基丙酰胺的混合物。5. 如權(quán)利要求4所述的超級(jí)電容器的電解液，其特征在于，所述的溶劑中N-甲基丙酰 胺的比例為40°/『80%，以體積百分?jǐn)?shù)計(jì)。6. 如權(quán)利要求5所述的超級(jí)電容器的電解液，其特征在于，所述電解液在室溫時(shí)的濃 度為 0? 7mol/L~I. 5mol/L〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超級(jí)電容器的電解液，該電解液的溶質(zhì)為四氟硼酸季銨鹽，溶劑為相對介電常數(shù)在100以上的質(zhì)子惰性溶劑，該電解液在室溫時(shí)的濃度為0.5mol/L~2.0mol/L，該四氟硼酸季銨鹽的陽離子為Et4N+、Et3MeN+中的一種，陰離子為BF4-。由于該電解液溶劑的相對介電常數(shù)比一般的溶劑大得多，因此采用該電解液，在不顯著減少雙電層面積、增大雙電層厚度、降低超級(jí)電容器工作電壓的情況下，能夠大幅度提高超級(jí)電容器的比能量。
【IPC分類】H01G11/62, H01G11/60
【公開號(hào)】CN105070530
【申請?zhí)枴緾N201510565652
【發(fā)明人】楊晨, 顧梅嶸
【申請人】上?？臻g電源研究所
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年9月8日