CN103426653A - 双电层电容器用电解液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双电层电容器用电解液，其由季铵盐类离子液体和碳酸二烷基酯混合而成，所述季铵盐类离子液体和所述碳酸二烷基酯的摩尔比为1：0.001到1：0.05。本发明的双电层电容器用电解液，通过在季铵盐类离子液体中混合碳酸二烷基酯，增大了季铵盐类离子液体与电容器常用隔膜材料的亲和性，大大降低了双电层电容器的等效内阻，同时也减少了电解液在注液过程中的毛细现象，缩短了注液时间。
Description
技术领域
本发明涉及电解液领域，尤其涉及一种双电层电容器用电解液。
背景技术
双电层电容器是一种新型能量存储装置，具有高功率密度、高循环寿命、快速充放电性能好、节约能源和绿色环保等优点，被广泛应用于军事领域、移动通讯装置、计算机、以及电动汽车的混合电源中。电解液作为双电层电容器的重要组成部分，对双电层电容器的储电性能有很大影响，决定着电容器的等效内阻、工作电压范围、储电容量、工作温度和工作环境。
离子液体是在室温或接近室温的条件下完全由离子组成的有机液体物质。作为一种新型的电解液，离子液体的出现，大大拓展了双电层电容器的应用领域。季铵盐为铵离子（NH 4+ ）中的四个氢原子都被烃基取代而生成的化合物，通式R 4 N+X - ，其中四个烃基R可以相同，也可以不同，X多为卤素负离子（F-、Cl-、Br-、I-），也可以是酸根等，季铵盐性质与无机铵盐相似，易溶于水，水溶液导电。季铵盐类离子液体因为原料成本低，电压窗口宽，是极具开发前景的离子液体电解液之一。然而，季铵盐类离子液体因为表面张力大，与PP、PE等电容器常用隔膜材料的亲和性小，使得以纯季铵盐类离子液体作电解液的双电层电容器的等效内阻偏大。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的问题和不足，提供一种双电层电容器用电解液，通过在季铵盐类离子液体中混合碳酸二烷基酯，从而大大降低双电层电容器的等效内阻。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种双电层电容器用电解液，其由季铵盐类离子液体和碳酸二烷基酯混合而成，所述季铵盐类离子液体和所述碳酸二烷基酯的摩尔比为1：0.001到1：0.05。
在所述的双电层电容器用电解液中，所述季铵盐类离子液体和所述碳酸二烷基酯的摩尔比优选为1：0.01到1：0.04。
在所述的双电层电容器用电解液中，所述碳酸二烷基酯为碳酸二丁酯、碳酸二戊酯、碳酸二己酯、碳酸二辛酯中的一种。
在所述的双电层电容器用电解液中，所述季铵盐类离子液体由季铵盐类阳离子与四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚铵阴离子、三氟乙酸阴离子、三氟甲基磺酸阴离子中的任意一种阴离子构成。
在所述的双电层电容器用电解液中，所述季铵盐类阳离子为甲基三乙基季铵阳离子、四乙基季铵阳离子，三甲基丙基季铵阳离子中的一种。
与现有技术相比，本发明的双电层电容器用电解液，由季铵盐类离子液体和碳酸二烷基酯混合而成。季铵盐类离子液体因为表面张力大，与PP、PE等电容器常用隔膜材料的亲和性小，使得以纯季铵盐类离子液体作电解液的双电层电容器的等效内阻偏大。而本发明的的双电层电容器用电解液，在季铵盐类离子液体中加入碳酸二烷基酯之后，因为碳酸二烷基酯是一种非离子表面活性剂，故而增加了季铵盐类离子液体与PP、PE的亲和性，从而大大降低了双电层电容器的等效内阻。并且本发明的电解液张力小，在注液过程中毛细现象少，能缩短注液时间。因此，本发明可实现电解液注液时间短、且双电层电容器等效内阻大大降低的效果。
附图说明
图1是本发明实施例1的等效阻抗曲线。
具体实施方式
以下结合附图与实施例，对本发明予以进一步地详尽阐述。
对本发明的电解液配制流程和等效内阻测定方法，如实施例1中所述。
实施例1： 配制流程：在手套箱中，将摩尔比为1：0.03的甲基三乙基季铵四氟硼酸盐离子液体和碳酸二丁酯进行混合，搅拌60分钟后，碳酸二丁酯会均匀分散于甲基三乙基季铵四氟硼酸盐离子液体中，得到所需的双电层电容器用电解液。
等效内阻的测试：以石墨烯为电极材料，以摩尔比为1：0.03的甲基三乙基季铵四氟硼酸盐离子液体和碳酸二丁酯进行混合液为电解液，组装成扣式电池（所用隔膜为PP、PE等常用膈膜材料），利用CHI660A电化学工作站对其进行交流阻抗测试。
图1为采用实施例1中的电解液和以纯离子液体（甲基三乙基季铵四氟硼酸盐离子液体）为电解液制得的电容器的等效阻抗曲线（图谱），该图为复数平面图，图中数据为经过数学模型处理得出的复数，横坐标为实部，纵坐标为虚部，实部和虚部分别对应数学模型的实数部分和虚数部分。
从图1中可以看出，本发明实施例1的等效内阻为123Ω，而纯离子液体（甲基三乙基季铵四氟硼酸盐离子液体）的等效内阻为154Ω，本发明实施例1的等效内阻比同等条件下测得的甲基三乙基季铵四氟硼酸盐纯离子液体的等效内阻低了20.13%。
需要说明的是，等效内阻降低的比率的计算结果为相应实施例中，应用本实施例电解液的双电层电容器的等效内阻比同等条件下测得的应用未添加碳酸二烷基酯的纯离子液体双电层电容器的等效内阻降低的百分比，即C%=(Ωa-Ωb)/Ωa×100%，其中C%为等效内阻降低的比率，Ωa为纯离子液体的等效内阻，Ωb为添加碳酸二烷基酯后的等效内阻，等效内阻C%数值越大，则说明电解液的效果越好。
实施例2~20：下表1中分别列出实施例2~20中电解液的配置参数和等效内阻测定结果，在对电解液配制流程和等效内阻的测定方法上，实施例2~20重复实施例1中的操作，但用不同季铵盐类离子液体和碳酸二烷基酯分代替了实施例1中的甲基三乙基季铵四氟硼酸盐离子液体和碳酸二丁酯，季铵盐类离子液体和碳酸二烷基酯的摩尔比和搅拌时间参照表1中列出的参数。
表1列出了测试结果。
表1中，A表示季铵盐类离子液体，B表示碳酸二烷基酯。从表1中的测试数据可以看出，在季铵盐类离子液体中混合碳酸二烷基酯后，实施例2~20中的电解液的等效内阻均明显降低，也就是说混合碳酸二烷基酯的季铵盐类离子液体较之纯季铵盐类离子液体的等效内阻大幅度降低，比如实施例4中，在离子液体选用甲基三乙基季铵三氟乙酸盐，添加的碳酸二烷基酯选用碳酸二丁酯，两者摩尔比为1:0.03，搅拌时间为30分钟的条件下，等效内阻降低比率达到了19.42%。原因在于碳酸二烷基酯是一种非离子表面活性剂，可增加季铵盐类离子液体与PP、PE的亲和性，从而大大降低了双电层电容器的等效内阻。除此之外，本发明的电解液张力小，在注液过程中毛细现象少，能缩短注液时间。本发明的电解液的效果显著优于纯季铵盐类离子液体。
从表1中所列测试数据还可以看出：季铵盐类离子液体和碳酸二烷基酯的摩尔比在1：0.01到1：0.04范围值之间的等效内阻均降低最为明显。
上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种双电层电容器用电解液，其特征在于，其由季铵盐类离子液体和碳酸二烷基酯混合而成，所述季铵盐类离子液体和所述碳酸二烷基酯的摩尔比为1：0.001到1：0.05。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述季铵盐类离子液体和所述碳酸二烷基酯的摩尔比优选为1：0.01到1：0.04。
3.根据权利要求2所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述碳酸二烷基酯为碳酸二丁酯、碳酸二戊酯、碳酸二己酯、碳酸二辛酯中的一种。
4.根据权利要求3所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述季铵盐类离子液体由季铵盐类阳离子与四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚铵阴离子、三氟乙酸阴离子、三氟甲基磺酸阴离子中的任意一种阴离子构成。
5.根据权利要求4所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述季铵盐类阳离子为甲基三乙基季铵阳离子、四乙基季铵阳离子，三甲基丙基季铵阳离子中的一种。
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| CN2012101474275A CN103426653A (zh) | 2012-05-14 | 2012-05-14 | 双电层电容器用电解液 |
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| CN2012101474275A Pending CN103426653A (zh) | 2012-05-14 | 2012-05-14 | 双电层电容器用电解液 |
Country Status (1)
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6132509A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-15 | 昭和電工株式会社 | 電解コンデンサの駆動用電解液 |
| JPS63173312A (ja) * | 1987-01-13 | 1988-07-16 | 旭硝子株式会社 | 電気二重層コンデンサ |
| JPH1055717A (ja) * | 1996-08-09 | 1998-02-24 | Sony Corp | 溶融塩材料 |
| CN1794390A (zh) * | 2005-12-27 | 2006-06-28 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种提高双电层电容器比电容的方法 |
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2012
- 2012-05-14 CN CN2012101474275A patent/CN103426653A/zh active Pending
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