一種雙層電容器用電解液及其製備方法與流程
2023-12-02 00:56:46 1
本發明涉及一種電解液及其製備方法，尤其涉及一種雙層電容器用電解液及其製備方法。
背景技術：
雙層電容器是一種新型能量存儲裝置，具有高功率密度、高循環壽命、快速充放電性能好等優點，被廣泛應用於軍事領域、移動通訊裝置、計算機、以及電動汽車的混合電源等。作為雙電層電容器的重要組成部分，電解液對雙電層電容器的儲電性能有很大影響，決定著電容器的等效內阻，工作電壓範圍，儲電容量及工作溫度和工作環境。離子液體是在室溫或接近室溫的條件下完全由離子組成的有機液體物質。作為一種新型的電解液，離子液體的出現，大大拓展了雙電層電容器的應用領域。嗎啉類離子液體是最新開發的離子液體電解液之一，然而，嗎啉類離子液體粘度特別高，與PP、PE等常用的隔膜材料的親和性小，使得以純嗎啉類離子液體作電解液的雙電層電容器的等效內阻偏大。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在於提供一種雙層電容器用電解液及其製備方法，其能大大降低雙電層電容器的內阻。解決本發明的技術問題所採用的技術方案是：提供一種雙層電容器用電解液，所述雙層電容器用電解液包括嗎啉類離子液體和聚氧乙烯烷基醇醯胺，所述嗎啉類離子液體和聚氧乙烯烷基醇醯胺的質量比為1：0.001至1:0.05。優選地，所述嗎啉類離子液體和聚氧乙烯烷基醇醯胺的質量比為1：0.03至1:0.05。優選地，所述聚氧乙烯烷基醇醯胺為聚氧乙烯丁烷基醯醇胺、聚氧乙烯戊烷基醯醇胺、聚氧乙烯己烷基醯醇胺、聚氧乙烯辛烷基醯醇胺中的一種。優選地，所述嗎啉類離子液體由嗎啉類陽離子與四氟硼酸陰離子、六氟磷酸陰離子、二(三氟甲基磺醯)亞胺陰離子、三氟乙酸陰離子、三氟甲基磺酸陰離子中的任意一種陰離子構成。優選地，所述嗎啉類陽離子為甲基乙基嗎啉陽離子、甲基丙基嗎啉陽離子，甲基丁基嗎啉陽離子中的一種。解決本發明的技術問題所採用的另一技術方案是：提供一種雙層電容器用電解液的製備方法，所述製備方法包括如下步驟：步驟一、取質量比為1：0.001至1：0.05的嗎啉類離子液體和聚氧乙烯烷基醇醯胺；步驟二、在手套箱中混合步驟一中的嗎啉類離子液體和聚氧乙烯烷基醇醯胺並攪拌10～60分鐘，即可得所述雙層電容器用電解液。優選地，在步驟一中，所述嗎啉類離子液體和聚氧乙烯烷基醇醯胺的質量比為1：0.03至1:0.05。優選地，所述聚氧乙烯烷基醇醯胺為聚氧乙烯丁烷基醯醇胺、聚氧乙烯戊烷基醯醇胺、聚氧乙烯己烷基醯醇胺、聚氧乙烯辛烷基醯醇胺中的一種。優選地，所述嗎啉類離子液體由嗎啉類陽離子與四氟硼酸陰離子、六氟磷酸陰離子、二(三氟甲基磺醯)亞胺陰離子、三氟乙酸陰離子、三氟甲基磺酸陰離子中的任意一種陰離子構成。優選地，所述嗎啉類陽離子為甲基乙基嗎啉陽離子、甲基丙基嗎啉陽離子，甲基丁基嗎啉陽離子中的一種。相對於現有技術，本發明具有以下優點：由於嗎啉類離子液體因為粘度特別高、表面張力大，與PP、PE等常用的隔膜材料的親和性小，使得以純嗎啉類離子液體作電解液的雙電層電容器的等效內阻偏大，在嗎啉類離子液體中加入聚氧乙烯烷基醇醯胺之後，因為聚氧乙烯烷基醇醯胺是一種非離子表面活性劑，它能增加嗎啉類離子液體與PP、PE等電容器常用隔膜材料的親和性，從而大大降低雙電層電容器的等效內阻；因此，本發明能大大降低雙電層電容器的等效內阻。此外，本發明的製備方法也很簡單，易於操作。附圖說明圖1為本發明雙層電容器用電解液的實施例1的交流阻抗曲線。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。實施例1在手套箱中(即在無氧無水且由惰性氣體保護的情況下)，將質量比為1：0.04的甲基乙基嗎啉四氟硼酸鹽和聚氧乙烯丁烷基醯醇胺混合，攪拌60分鐘後，聚氧乙烯丁烷基醯醇胺均勻分散於甲基乙基嗎啉四氟硼酸鹽中，得到一種雙電層電容器用電解液。實施例2至實施例20的參數與實施例1的參數不同，但製備方法步驟和測試條件與實施例1相同，見下表1。表1註：在該表中，等效內阻降低的比率為相應實施例中，應用本實施例電解液的雙電層電容器的等效內阻比同等條件下測得的應用未添加聚氧乙烯烷基醇醯胺的離子液體雙電層電容器的等效內阻降低的百分比。等效內阻的測試：以石墨烯為電極材料，以各實施例為電解液，組裝成扣式電池(隔膜為常用的PP/PE等材質)，利用CHI660A電化學工作站對其進行交流阻抗測試。圖1為採用實施例1中的電解液製得的電容器的交流阻抗曲線。其中，橫坐標為實部，縱坐標為虛部(交流阻抗測出來的數據為經過數學模型處理得出的複數，交流阻抗圖譜為複數平面圖，實部和虛部分別對應數學模型的實數部分和虛數部分)；從圖1中可以看出，本發明實施例1的等效內阻為169Ω(曲線a)，而純離子液體的等效內阻為230Ω(曲線b)，本發明實施例1的等效內阻比同等條件下測得的純離子液體甲基乙基嗎啉四氟硼酸鹽電解液的等效內阻低26.5％。在本發明提供的一種雙電層電容器用電解液中，由於嗎啉類離子液體因為粘度特別高、表面張力大，與PP、PE等隔膜材料的親和性小，使得以純嗎啉類離子液體作電解液的雙電層電容器的等效內阻偏大，在嗎啉類離子液體中加入聚氧乙烯烷基醇醯胺之後，因為聚氧乙烯烷基醇醯胺是一種非離子表面活性劑，它能增加嗎啉類離子液體與PP、PE等電容器常用隔膜材料的親和性，從而大大降低雙電層電容器的等效內阻；因此，本發明能大大降低雙電層電容器的等效內阻。此外，本發明的製備方法也很簡單，易於操作。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。