CN103426636A - 一种电容器用电解液及其制备方法 - Google Patents

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周明杰
邓惠仁
王要兵
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Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
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Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种电容器用电解液，所述电容器用电解液包括丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈，且所述丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈的质量比为1∶0.001至1∶0.05。本发明还公开了一种电容器用电解液的制备方法。本发明的电容器用电解液能防过充、大大提高电容器的安全性。

Description

一种电容器用电解液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电解液及其制备方法，尤其涉及一种电容器用电解液及其制备方法。
背景技术
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等。作为电容器的重要组成部分，电解液对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，储电容量及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，大大拓展了电容器的应用领域。
在动力电源的开发中，安全性是要考虑的关键因素之一，当电容器发生过充时，离子液体电解液将分解，或者与电极材料发生反应，从而产生安全隐患。离子液体电容器的过充是其产生安全隐患的主要原因之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种电容器用电解液及其制备方法，其能防过充、大大提高电容器的安全性能等问题。
解决本发明的技术问题所采用的技术方案是：提供一种电容器用电解液，所述电容器用电解液包括丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈，且所述丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈的质量比为1∶0.001至1∶0.05。
优选地，丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈的质量比为1∶0.03到1∶0.05。
解决本发明的技术问题所采用的另一技术方案是：提供一种电容器用电解液的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、取质量比为1∶0.001至1∶0.05的丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈；
步骤二、在手套箱中，混合步骤一中的丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈并搅拌10~60分钟，即可得所述电容器用电解液。
优选地，在步骤一中，所述丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈的质量比为1∶0.03至1∶0.05。相对于现有技术，本发明具有以下优点：因为丙基甲基咪唑六氟磷酸盐的分解电压约为5.0V，为了避免其分解和确保充分利用其容量,添加剂的氧化还原电位应该尽量靠近5.0V。噻吩-3-甲腈的电聚合电压为4.95V，噻吩-3-甲腈加入丙基甲基咪唑六氟磷酸盐中，在电容器正常充电时，不与电解液的任何组分发生化学或电化学反应；当电容器发生过充达到噻吩-3-甲腈的电聚合电位4.95V时，噻吩-3-甲腈开始在电极上聚合形成聚合物，电位形成一个小平台，不再快速上升，由于聚合物不断增加，必然通过多孔隔膜到达电容器的负极,在电容器内部造成微短路，使电容器内部的电能缓慢释放，从而降低电容器的危险性，因此，本发明的电容器用电解液能防过充、大大提高电容器的安全性。本发明的制备方法也很简单，易于操作。
附图说明
图1为本发明电容器用电解液的实施例1的充电曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
在手套箱中（即在无氧无水且由惰性气体保护的情况下），将质量比为1∶0.05的丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈混合，搅拌60分钟后，噻吩-3-甲腈均匀分散于丙基甲基咪唑六氟磷酸盐中，得到一种电容器用电解液。
实施例2
在手套箱中，将质量比为1∶0.04的丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈混合，搅拌50分钟后，噻吩-3-甲腈均匀分散于丙基甲基咪唑六氟磷酸盐中，得到一种电容器用电解液。
实施例3
在手套箱中，将质量比为1∶0.03的丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈混合，搅拌40分钟后，噻吩-3-甲腈均匀分散于丙基甲基咪唑六氟磷酸盐中，得到一种电容器用电解液。
实施例4
在手套箱中，将质量比为1∶0.02的丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈混合，搅拌30分钟后，噻吩-3-甲腈均匀分散于丙基甲基咪唑六氟磷酸盐中，得到一种电容器用电解液。
实施例5
在手套箱中，将质量比为1∶0.01的丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈混合，搅拌20分钟后，噻吩-3-甲腈均匀分散于丙基甲基咪唑六氟磷酸盐中，得到一种电容器用电解液。
实施例6
在手套箱中，将质量比为1∶0.008的丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈混合，搅拌10分钟后，噻吩-3-甲腈均匀分散于丙基甲基咪唑六氟磷酸盐中，得到一种电容器用电解液。
实施例7
在手套箱中，将质量比为1∶0.005的丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈混合，搅拌60分钟后，噻吩-3-甲腈均匀分散于丙基甲基咪唑六氟磷酸盐中，得到一种电容器用电解液。
实施例8
在手套箱中，将质量比为1∶0.001的丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈混合，搅拌50分钟后，噻吩-3-甲腈均匀分散于丙基甲基咪唑六氟磷酸盐中，得到一种电容器用电解液。
比电容的测试：以活性炭为电极材料，以各实施例为电解液，组装成扣式电池，利用CHI660A电化学工作站对其进行恒流充电测试，得到其充电曲线，即于30摄氏度条件下，以1A/g的恒电流进行充电，得到其充电曲线。
图1为实施例1的充电曲线，其恒电流1A/g，线条a是本发明电解液的充电曲线，线条b是纯离子液体（丙基甲基咪唑六氟磷酸盐）的充电曲线。
从图1的充电曲线可以看出，应用纯离子液体丙基甲基咪唑六氟磷酸盐作电解液的电容器的在过充时电压快速上升。而添加了噻吩-3-甲腈的丙基甲基咪唑六氟磷酸盐作电解液的电容器发生过充时，当电压达到4.95V时不再上升，而是出现一个电压平台，起到了防过充的作用，增加了安全性能。
以下表1列出了实施例1-8在相同的制备工艺流程和测试条件下的过充时的电压（过充时的电压表示其过充时电压平台的电压）。
表1
Figure BDA00001635711900051
在本发明提供的一种电容器用电解液中，丙基甲基咪唑六氟磷酸盐的分解电压约为5.0V，为了避免其分解和确保充分利用其容量,添加剂的氧化还原电位应该尽量靠近5.0V。噻吩-3-甲腈的电聚合电压为4.95V，噻吩-3-甲腈加入丙基甲基咪唑六氟磷酸盐中，在电容器正常充电时，不与电解液的任何组分发生化学或电化学反应；当电容器发生过充达到噻吩-3-甲腈的电聚合电位4.95V时，噻吩-3-甲腈开始在电极上聚合形成聚合物，电位形成一个小平台，不再快速上升，由于聚合物不断增加，必然通过多孔隔膜到达电容器的负极,在电容器内部造成微短路，使电容器内部的电能缓慢释放，从而降低电容器的危险性，因此，本发明能防过充、大大提高电容器的安全性。本发明的制备方法也很简单，易于操作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电容器用电解液，其特征在于，所述电容器用电解液包括丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈，且所述丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈的质量比为1∶0.001至1∶0.05。
2.根据权利要求1所述的电容器用电解液，其特征在于，所述丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈的质量比为1∶0.03至1∶0.05。
3.一种电容器用电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、取质量比为1∶0.001至1∶0.05的丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈；
步骤二、在手套箱中，混合步骤一中的丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈并搅拌10~60分钟，即可得所述电容器用电解液。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤一中，所述丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈的质量比为1∶0.03至1∶0.05。
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