CN101840793A - 一种法拉电容及其制备方法 - Google Patents
一种法拉电容及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101840793A CN101840793A CN201010162383A CN201010162383A CN101840793A CN 101840793 A CN101840793 A CN 101840793A CN 201010162383 A CN201010162383 A CN 201010162383A CN 201010162383 A CN201010162383 A CN 201010162383A CN 101840793 A CN101840793 A CN 101840793A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrolyte
- farad capacitor
- acetonitrile
- propylene carbonate
- volume ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明实施例提供了一种法拉电容及其制备方法，本发明提供的法拉电容电解液采用体积比为5～20∶80～95的丙烯碳酸酯和乙腈作为电解液的混合溶剂，溶质为四氟硼酸四乙基铵。由于该电解液熔点低，在低温环境下不会发生电解液凝固的现象，并具有高的导电率，实现了法拉电容在低温环境下正常工作的目的。
Description
技术领域
本发明涉及电容技术领域，特别是涉及一种法拉电容及其制备方法。
背景技术
法拉电容又称为超大容量电容器或者电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的一种新型储能器件。法拉电容较传统电容器具有更大的容量和更高的能量密度；与电池相比，具有更高的功率密度和更长的循环寿命，可以实现大电流充放电。法拉电容在航空航天、军工领域、汽车行业、通信领域、仪器仪表、消费电子、电动玩具等领域都具有重要的应用市场。
法拉电容分为双电层电容器和电化学电容器两大类，其中双电层电容器按电解质的不同可以分为液体双电层电容器和固体双电层电容器，液体双电层电容器又可以分为水系电解液和有机系电解液两类；电化学电容器分为金属氧化物和导电高分子聚合物两类。目前，发展比较成熟的是液体双电层电容器，它以高比表面积活性炭为电极材料，其比表面积可高达2000-3000m2/g，远大于普通电解电容器的电极面积。因此，双电层电容器可以取得法拉级甚至数千法拉的高电容量。
法拉电容通过极化电解液来储能，它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。法拉电容器可以被视为悬浮在电解液中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。
在军工、高空等特殊领域，由于工作环境的特殊与严酷，需要法拉电容能够在更低的温度下工作。现有采用水系电解液的法拉电容的工作温度范围在-20～+70℃，采用有机电解液的法拉电容的工作温度范围在-40～+70℃，当温度更低时，电解液中的溶质溶解度急剧下降导致其导电性能明显降低，有的甚至发生电解液凝固的现象导致法拉电容失去导电能力和储能的作用，从而使器件不能正常工作。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种法拉电容及其制备方法，以解决在低温环境下法拉电容无法正常工作的问题，技术方案如下：
一种法拉电容，包括：正极、负极、隔膜、封装部件和电解液，
所述电解液的溶剂为丙烯碳酸酯和乙腈的混合溶液，所述丙烯碳酸酯和乙腈的体积比为5～20∶80～95；
所述电解液的溶质为四氟硼酸四乙基铵。
优选地，所述四氟硼酸四乙基铵的浓度范围为0.5～1.5mol/L。
优选地，所述丙烯碳酸酯和乙腈的体积比为5∶95。
优选地，所述丙烯碳酸酯和乙腈的体积比为10∶90。
优选地，所述丙烯碳酸酯和乙腈的体积比为20∶80。
优选地，所述电解液中的含水量小于20ppm。
一种法拉电容的制备方法，包括：
a)、将活性炭、炭黑和聚偏氟乙烯溶解在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，混合均匀，得到浆料；
b)、将所述浆料涂在铝箔上制成极片，然后将所述极片压制分切得到正极片和负极片；
c)、将所述正负极片与隔膜卷绕制成法拉电容芯包，将所述法拉电容芯包干燥处理后浸入电解液；所述电解液的溶剂为体积比为5～20∶80～95的丙烯碳酸酯和乙腈，溶质为四氟硼酸四乙基铵；最后封口，制成法拉电容。
优选地，所述四氟硼酸四乙基铵的浓度范围为0.5～1.5mol/L。
优选地，所述电解液中的含水量小于20ppm。
本发明提供一种法拉电容及其制备方法，本发明提供的法拉电容采用体积比为5～20∶80～95的丙烯碳酸酯和乙腈作为电解液的溶剂，溶质为四氟硼酸四乙基铵，由于丙烯碳酸酯和乙腈混合的电解液在低温环境下不会发生电解液凝固的现象，并有高的导电率，实现了法拉电容在低温环境下正常工作的目的。
附图说明
图1为本发明实施例2所提供的法拉电容在-55℃低温环境下充放电测试曲线图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例提供的法拉电容，包括：正极、负极、隔膜、封装部件和电解液，电解液的溶剂为丙烯碳酸酯(PC)和乙腈(AN)的混合溶液，丙烯碳酸酯和乙腈的体积比为5～20∶80～95，电解液的溶质为四氟硼酸四乙基铵。
优选地，电解液中的四氟硼酸四乙基铵的浓度范围为0.5～1.5mol/L。
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明提供的法拉电容的制备方法进行描述。
实施例1：
a)、取90g活性炭、10g炭黑和10g聚偏氟乙烯，用N甲基吡咯烷酮溶剂混合均匀，得到浆料；
b)、用涂布机将所述浆料涂在铝箔上制成极片，然后将所述极片压制分切得到正极片和负极片；
c)、将所述正负极片与隔膜卷绕制成法拉电容芯包，将所述法拉电容芯包干燥处理后浸入电解液；所述电解液的溶剂为体积比为5∶95的PC和AN，溶质为浓度1mol/L的Et4NBF4；最后封口，制成法拉电容。
本实施例的电解液中的含水量小于20ppm。
实施例2：
a)、取90g活性炭、10g炭黑和10g聚偏氟乙烯，用N-甲基吡咯烷酮溶剂混合均匀，得到浆料；
b)、用涂布机将所述浆料涂在铝箔上制成极片，然后将所述极片压制分切得到正极片和负极片；得到正极片和负极片；
c)、将所述正负极片与隔膜卷绕制成法拉电容芯包，将所述法拉电容芯包干燥处理后浸入电解液；所述电解液的溶剂为体积比为10∶90的PC和AN，溶质为浓度1mol/L的Et4NBF4；最后封口，制成法拉电容。
本实施例的电解液中的含水量小于20ppm。
取本实施例制备的法拉电容，在-55℃低温环境下进行充放电特性测试，得到如图1所示的曲线图，从图中可知本实施例制备的法拉电容在-55℃低温环境下可以进行充放电，正常工作。
实施例3：
a)、取90g活性炭、10g炭黑和10g聚偏氟乙烯，用N甲基吡咯烷酮溶剂混合均匀，得到浆料；
b)、用涂布机将所述浆料涂在铝箔上制成极片，然后将所述极片压制分切得到正极片和负极片；
c)、将所述正负极片与隔膜卷绕制成法拉电容芯包，将所述法拉电容芯包干燥处理后浸入电解液；所述电解液的溶剂为体积比为20∶80的PC和AN，溶质为浓度1mol/L的Et4NBF4；最后封口，制成法拉电容。
本实施例的电解液中的含水量小于20ppm。
对比例1：
a)、取90g活性炭、10g炭黑和10g聚偏氟乙烯，用N-甲基吡咯烷酮溶剂混合均匀，得到浆料；
b)、用涂布机将所述浆料涂在铝箔上制成极片，然后将所述极片压制分切得到正极片和负极片；
c)、将所述正负极片与隔膜卷绕制成法拉电容芯包，将所述法拉电容芯包干燥处理后浸入电解液；所述电解液的溶剂为PC，溶质为浓度1mol/L的Et4NBF4；最后封口，制成法拉电容。
本比较例的电解液中的含水量小于20ppm。
对比例2：
a)、取90g活性炭、10g炭黑和10g聚偏氟乙烯，用N-甲基吡咯烷酮溶剂混合均匀，得到浆料；
b)、用涂布机将所述浆料涂在铝箔上制成极片，然后将所述极片压制分切得到正极片和负极片；
c)、将所述正负极片与隔膜卷绕制成法拉电容芯包，将所述法拉电容芯包干燥处理后浸入电解液；所述电解液的溶剂为PC和AN，溶质为浓度1mol/L的Et4NBF4；最后封口，制成法拉电容。
本比较例的电解液中的含水量小于20ppm。
将实施例1至3、比较例1至2制备的法拉电容进行测试，分别在25℃的室温和-55℃低温环境下对法拉电容的容量和内阻进行测试，测试结果列于表1：
表1法拉电容容量和内阻测试结果
由上述结果可知，采用本发明实施例提供的法拉电容可以在-55℃超低温的环境下正常工作，对比例中的法拉电容在低温的环境下由于电解液的凝固，其容量突然消失，失去储能作用，无法正常工作。本发明实施例提供的法拉电容采用丙烯碳酸酯和乙腈的混合溶液作为电解液的溶剂，以一定浓度的四氟硼酸四乙基铵作为溶质，由于丙烯碳酸酯和乙腈混合的电解液在低温环境下不会发生电解液凝固的现象，使法拉电容的超低温的环境下仍正常工作。
需要说明的是，上述实施例中提供的法拉电容是在-55℃超低温的环境下进行测试，可以正常工作，本发明提供的法拉电容可以在低于-55℃的超低温环境下正常工作。上述实施例所涉及的-55℃超低温环境，并不构成对本发明技术方案的限制。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种法拉电容，包括：正极、负极、隔膜、封装部件和电解液，其特征在于，
所述电解液的溶剂为丙烯碳酸酯和乙腈的混合溶液，所述丙烯碳酸酯和乙腈的体积比为5～20∶80～95；
所述电解液的溶质为四氟硼酸四乙基铵。
2.根据权利要求1所述的法拉电容，其特征在于，所述四氟硼酸四乙基铵的浓度范围为0.5～1.5mol/L。
3.根据权利要求1所述的法拉电容，其特征在于，所述丙烯碳酸酯和乙腈的体积比为5∶95。
4.根据权利要求1所述的法拉电容，其特征在于，所述丙烯碳酸酯和乙腈的体积比为10∶90。
5.根据权利要求1所述的法拉电容，其特征在于，所述丙烯碳酸酯和乙腈的体积比为20∶80。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的法拉电容，其特征在于，所述电解液中的含水量小于20ppm。
7.一种法拉电容的制备方法，其特征在于，包括：
a)、将活性炭、炭黑和聚偏氟乙烯溶解在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，混合均匀，得到浆料；
b)、将所述浆料涂在铝箔上制成极片，然后将所述极片压制分切得到正极片和负极片；
c)、将所述正负极片与隔膜卷绕制成法拉电容芯包，将所述法拉电容芯包干燥处理后浸入电解液；所述电解液的溶剂为体积比为5～20∶80～95的丙烯碳酸酯和乙腈，溶质为四氟硼酸四乙基铵；最后封口，制成法拉电容。
8.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述四氟硼酸四乙基铵的浓度范围为0.5～1.5mol/L。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述电解液中的含水量小于20ppm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010162383A CN101840793A (zh) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | 一种法拉电容及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010162383A CN101840793A (zh) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | 一种法拉电容及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101840793A true CN101840793A (zh) | 2010-09-22 |
Family
ID=42744105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201010162383A Pending CN101840793A (zh) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | 一种法拉电容及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101840793A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102496468A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-13 | 上海奥威科技开发有限公司 | 一种双电层电容器有机电解液 |
| CN105895386A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-08-24 | 深圳市图门新能源有限公司 | 碳基电容电池及碳基电容电池组 |
| CN111276339A (zh) * | 2018-12-04 | 2020-06-12 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种超级电容器赝电容型电解液及其制备方法和应用 |
| CN111640579A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-08 | 广州金立电子有限公司 | 一种超低温电解液 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1348229A (zh) * | 2000-10-10 | 2002-05-08 | 肖云升 | 一种提高锂离子电池容量的方法 |
| CN1873866A (zh) * | 2006-06-30 | 2006-12-06 | 锦州富辰超级电容器有限责任公司 | 一种电化学双电层电容器的电解液 |
| CN1956252A (zh) * | 2005-10-26 | 2007-05-02 | 比亚迪股份有限公司 | 电解液及制备方法、使用电解液的电池 |
| CN101024713A (zh) * | 2006-02-21 | 2007-08-29 | 中国科学院化学研究所 | 化学交联凝胶网络聚合物电解液的制备方法 |
| CN101442143A (zh) * | 2008-12-17 | 2009-05-27 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 锂离子电池电解液及锂离子电池 |
| CN101599556A (zh) * | 2008-06-03 | 2009-12-09 | 比亚迪股份有限公司 | 一种电解液添加剂及含该添加剂的电解液及锂离子电池 |
| CN101609746A (zh) * | 2009-07-27 | 2009-12-23 | 上海奥威科技开发有限公司 | 一种有机超级电容器及其制造方法 |
-
2010
- 2010-04-29 CN CN201010162383A patent/CN101840793A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1348229A (zh) * | 2000-10-10 | 2002-05-08 | 肖云升 | 一种提高锂离子电池容量的方法 |
| CN1956252A (zh) * | 2005-10-26 | 2007-05-02 | 比亚迪股份有限公司 | 电解液及制备方法、使用电解液的电池 |
| CN101024713A (zh) * | 2006-02-21 | 2007-08-29 | 中国科学院化学研究所 | 化学交联凝胶网络聚合物电解液的制备方法 |
| CN1873866A (zh) * | 2006-06-30 | 2006-12-06 | 锦州富辰超级电容器有限责任公司 | 一种电化学双电层电容器的电解液 |
| CN101599556A (zh) * | 2008-06-03 | 2009-12-09 | 比亚迪股份有限公司 | 一种电解液添加剂及含该添加剂的电解液及锂离子电池 |
| CN101442143A (zh) * | 2008-12-17 | 2009-05-27 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 锂离子电池电解液及锂离子电池 |
| CN101609746A (zh) * | 2009-07-27 | 2009-12-23 | 上海奥威科技开发有限公司 | 一种有机超级电容器及其制造方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102496468A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-13 | 上海奥威科技开发有限公司 | 一种双电层电容器有机电解液 |
| CN105895386A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-08-24 | 深圳市图门新能源有限公司 | 碳基电容电池及碳基电容电池组 |
| CN111276339A (zh) * | 2018-12-04 | 2020-06-12 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种超级电容器赝电容型电解液及其制备方法和应用 |
| CN111276339B (zh) * | 2018-12-04 | 2023-05-09 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种超级电容器赝电容型电解液及其制备方法和应用 |
| CN111640579A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-08 | 广州金立电子有限公司 | 一种超低温电解液 |
| CN111640579B (zh) * | 2020-05-26 | 2022-01-11 | 广州金立电子有限公司 | 一种超低温电解液 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sharma et al. | Supercapacitor and electrochemical techniques: A brief review | |
| He et al. | A comprehensive review of supercapacitors: Properties, electrodes, electrolytes and thermal management systems based on phase change materials | |
| Qian et al. | Interconnected three-dimensional V 2 O 5/polypyrrole network nanostructures for high performance solid-state supercapacitors | |
| Raymundo-Pinero et al. | Performance of manganese oxide/CNTs composites as electrode materials for electrochemical capacitors | |
| KR101375450B1 (ko) | 전기 이중층 캐패시터 | |
| KR101290895B1 (ko) | 전기 이중층 캐패시터 | |
| KR20110019739A (ko) | 에너지 저장 디바이스를 위한 전극 구조체 | |
| Ying et al. | Nanosilver‐Promoted Trimetallic Ni–Co–Mn Perovskite Fluorides for Advanced Aqueous Supercabatteries with Pseudocapacitive Multielectrons Phase Conversion Mechanisms | |
| JPWO2005022571A1 (ja) | 電気二重層キャパシタ用電解液及び電気二重層キャパシタ | |
| Mendhe et al. | A review on electrolytes for supercapacitor device | |
| Gudavalli et al. | Simple parallel-plate capacitors to high–energy density future supercapacitors: a materials review | |
| Lokhande et al. | Inorganic electrolytes in supercapacitor | |
| US10903663B2 (en) | Balancing circuit for an ultracapacitor module | |
| CN108701552A (zh) | 电化学设备和其中使用的负极及其制造方法 | |
| CN101840793A (zh) | 一种法拉电容及其制备方法 | |
| CN100557741C (zh) | 高比表面鳞片状石墨作为电极材料的电化学电容器 | |
| Saini | A historical review of electrode materials and electrolytes for electrochemical double layer supercapacitors and pseudocapacitors | |
| Wang et al. | Upscalable ultra thick rayon carbon felt based hybrid organic‐inorganic electrodes for high energy density supercapacitors | |
| CN101950673A (zh) | 高倍率超级电容器 | |
| JP2006310412A (ja) | リチウムイオンキャパシタ | |
| Béguin | Application of nanotextured carbons for electrochemical energy storage in aqueous medium | |
| WO2018058837A1 (zh) | 一种用于超级电容器的有机电解液及超级电容器 | |
| JP2010183063A (ja) | ハイブリッドスーパーキャパシタ | |
| Haider et al. | Enhanced Energy Density of PANI/Co | |
| JP6314409B2 (ja) | 電解液、及び、電気化学デバイス |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20100922 |