一種雙電層電容器用電解液的製作方法
2024-02-21 04:01:15 1
一種雙電層電容器用電解液的製作方法
【專利摘要】本發明屬於電化學領域，其公開了一種雙電層電容器用電解液，包括吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷；所述吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷的摩爾比為1:0.001~1:0.05。本發明提供一種雙電層電容器用電解液，其吡啶類離子液體因為粘度高、表面張力大，與PP、PE等隔膜材料的親和性小，使得以純吡啶類離子液體作電解液的雙電層電容器的等效內阻偏大，在吡啶類離子液體中加入烷基三甲基矽烷之後，因為烷基三甲基矽烷是一種非離子表面活性劑，它能增加吡啶類離子液體與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；從而大大降低了雙電層電容器的等效內阻。
【專利說明】—種雙電層電容器用電解液
【技術領域】
[0001]本發明涉及電化學領域，尤其涉及一種雙電層電容器用電解液。
【背景技術】
[0002]雙電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。
[0003]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。吡啶類離子液體是最新開發的離子液體電解液之一，然而，吡啶類離子液體粘度高，與PP (聚丙烯)、PE (聚乙烯)等的親和性小，使得以純吡啶類離子液體作電解液的雙電層電容器的等效內阻偏大。
【發明內容】
[0004]基於上述問題，本發明提供一種雙電層電容器用電解液。
[0005]本發明的技術方案如下:
[0006]一種雙電層電容器用電解液，包括吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷；所述吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷的摩爾比為1:0.001:0.05。
[0007]所述雙電層電容器用電解液，優選，所述吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷的摩爾比為1:0.005~1:0.05 ;或者進一 步優選，吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷的摩爾比為1:0.005^1:0.05 ;或者更進一步 優選，吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷的摩爾比為1:0.03^1:0.05 ;或者最優選，吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷的摩爾比為1:0.04。
[0008]所述吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷混合時，需要不斷攪拌，攪拌時間為10-60分鐘，優選，攪拌時間30分鐘。
[0009]所述雙電層電容器用電解液，其中，所述吡啶類離子液體由吡啶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、三氟乙酸陰離子及三氟甲基磺酸陰離子中的任意一種陰離子構成。
[0010]所述雙電層電容器用電解液，其中，所述吡啶類陽離子為丙基吡啶陽離子、丁基吡啶陽離子或戊基吡啶陽離子。
[0011 ] 所述雙電層電容器用電解液，其中，所述烷基三甲基矽烷為十三烷基三甲基矽烷、十二烷基三乙基矽烷、十五烷基三甲基矽烷或十六烷基三甲基矽烷。
[0012]吡啶類離子液體種類包括如下:
[0013]1、丙基吡啶四氟硼酸鹽、丙基吡啶六氟磷酸鹽、丙基吡啶二(三氟甲基磺醯)亞胺鹽、丙基吡啶三氟乙酸鹽、丙基吡啶三氟甲基磺酸鹽；
[0014]2、丁基吡啶四氟硼酸鹽、丁基吡啶六氟磷酸鹽、丁基吡啶二(三氟甲基磺醯)亞胺鹽、丁基吡啶三氟乙酸鹽、丁基吡啶三氟甲基磺酸鹽；[0015]3、戊基吡啶四氟硼酸鹽、戊基吡啶六氟磷酸鹽、戊基吡啶二(三氟甲基磺醯)亞胺鹽、戊基吡啶三氟乙酸鹽、戊基吡啶三氟甲基磺酸鹽。
[0016]本發明提供一種雙電層電容器用電解液，其由吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷混合而成，吡啶類離子液體因為粘度高、表面張力大，與PP、PE等隔膜材料的親和性小，使得以純吡啶類離子液體作電解液的雙電層電容器的等效內阻偏大，在吡啶類離子液體中加入烷基三甲基矽烷之後，因為烷基三甲基矽烷是一種非離子表面活性劑，它能增加吡啶類離子液體與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，從而大大降低了雙電層電容器的等效內阻。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為採用實施例1中製得的雙電層電容器用電解液為電解液的雙電層電容器與採用純離子液體丙基吡啶四氟硼酸鹽為電解液的雙電層電容器的交流阻抗譜；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)。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖，對本發明的較佳實施例作進一步詳細說明。
[0019]下述各實施例中，等效內阻的測試:以石墨烯為電極材料，以各實施例製得的雙電層電容器用電解液為電解液，組裝成電容器，即扣式電池，利用CHI660A電化學工作站對其進行交流阻抗測試。
[0020]實施例1
[0021]在手套箱中，將摩爾比為1:0.04，即摩爾數分別為5mol和0.2mol的丙基吡啶四氟
砸酸鹽和十二燒基二甲基娃燒混合，攬祥30分鐘後，十二燒基二甲基娃燒均勻分散於丙基吡啶四氟硼酸鹽中，得到雙電層電容器用電解液。
[0022]圖1為採用實施例1中製得的雙電層電容器用電解液為電解液的雙電層電容器(該電容器的隔膜採用PP材質)與採用純離子液體丙基吡啶四氟硼酸鹽為電解液的雙電層電容器的交流阻抗譜；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)。
[0023]從圖1中可以看出，以實施例1製得的雙電層電容器用電解液為電解液的雙電層電容器，其等效內阻為106 Ω，而丙基吡啶四氟硼酸鹽為電解液的雙電層電容器，其等效內阻為134Ω ;因此，實施例1的等效內阻比同等條件下測得的純離子液體丙基吡啶四氟硼酸鹽電解液的等效內阻低20.9%。
[0024]實施例2-20見下述表單:
[0025]
【權利要求】
1.一種雙電層電容器用電解液，其特徵在於，包括吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷；所述吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷的摩爾比為1:0.0Of 1:0.05。
2.根據權利要求1所述的雙電層電容器用電解液，其特徵在於，所述吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷的摩爾比為1:0.005?1:0.05。
3.根據權利要求2所述的雙電層電容器用電解液，其特徵在於，所述吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷的摩爾比為1:0.01?1:0.05。
4.根據權利要求3所述的雙電層電容器用電解液，其特徵在於，所述吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷的摩爾比為1:0.03?1:0.05。
5.根據權利要求4所述的雙電層電容器用電解液，其特徵在於，所述吡啶類離子液體和烷基三甲基矽烷的摩爾比為1:0.04。
6.根據權利要求1至5任一所述的雙電層電容器用電解液，其特徵在於，所述吡啶類離子液體由吡啶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、三氟乙酸陰離子及三氟甲基磺酸陰離子中的任意一種陰離子構成。
7.根據權利要求6所述的雙電層電容器用電解液，其特徵在於，所述吡啶類陽離子為丙基吡啶陽離子、丁基吡啶陽離子或戊基吡啶陽離子。
8.根據權利要求1至5任一所述的雙電層電容器用電解液，其特徵在於，所述烷基三甲基矽烷為十三烷基三甲基矽烷、十二烷基三乙基矽烷、十五烷基三甲基矽烷或十六烷基三甲基娃焼。
【文檔編號】H01G11/64GK103515118SQ201210218411
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月28日 優先權日:2012年6月28日
【發明者】周明傑, 鄧惠仁, 王要兵 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司