CN103515114A - 一种双电层电容器用电解液 - Google Patents

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

本发明属于电化学领域，其公开了一种双电层电容器用电解液，包括三氟乙酸盐类离子液体和硫酸盐；所述三氟乙酸盐类离子液体和硫酸盐的摩尔比为1:0.001~1:0.05，所述硫酸盐为硫酸钡或硫酸铜。本发明提供一种双电层电容器用电解液，在三氟乙酸盐类离子液体中加入BaSO4或CuSO4之后，因为BaSO4或CuSO4能与三氟乙酸盐类离子液体中的游离水进行配合，形成水合物，从而去掉了电解液中的游离水，起到增加双电层电容器稳定性的作用；并且BaSO4或CuSO4是作为添加剂使用，只需少量就能达到大幅度增加双电层电容器稳定性的作用，且能大大提高了双电层电容器的稳定性。

Description

一种双电层电容器用电解液
技术领域
本发明涉及电化学领域，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。作为双电层电容器的重要组成部分，电解液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，大大拓展了双电层电容器的应用领域。三氟乙酸盐类离子液体因为原料成本低，是比较具有开发前景的离子液体电解液之一，然而，三氟乙酸盐类离子液体在制备过程中有水引入，因此三氟乙酸盐类离子液体含有较多的水杂质，在电化学循环过程中，水将参与电极反应生成酸，从而腐蚀双电层电容器的铝箔，致使使用三氟乙酸盐类离子液体做电解液的双电层电容器的稳定性差。
发明内容
基于上述问题，本发明提供一种双电层电容器用电解液。
本发明的技术方案如下:
一种双电层电容器用电解液，包括三氟乙酸盐类离子液体和硫酸盐混合而成；所述三氟乙酸盐类离子液体和硫酸盐的摩尔比为1:0.001~1:0.05；所述硫酸盐为硫酸钡（BaSO4）或硫酸铜（CuSO4）。
所述双电层电容器用电解液，优选，所述三氟乙酸盐类离子液体和硫酸盐的摩尔比为1:0.005~1:0.05；或者进一步优选，三氟乙酸盐类离子液体和硫酸盐的摩尔比为1:0.01~1:0.05；或者最优选，三氟乙酸盐类离子液体和硫酸盐的摩尔比为1:0.04。
所述三氟乙酸盐类离子液体和硫酸盐混合时，需要搅拌，搅拌时间为10~60分钟，优选搅拌时间为30分钟。
所述双电层电容器用电解液，其中，所述三氟乙酸盐类离子液体由三氟乙酸根与咪唑盐类阳离子、季胺盐类阳离子及吡咯盐类阳离子中的任意一种阳离子构成。
所述双电层电容器用电解液，其中，所述咪唑盐类阳离子为1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-丙基-3-甲基咪唑阳离子或1-乙基-3-甲基咪唑阳离子。
所述双电层电容器用电解液，其中，所述季胺盐类阳离子为甲基三乙基季胺阳离子、四乙基季胺阳离子，三甲基丙基季胺阳离子。
所述双电层电容器用电解液，其中，所述吡咯类阳离子为丁基甲基吡咯阳离子、丙基甲基吡咯阳离子或乙基甲基吡咯阳离子。
三氟乙酸盐类离子液体种类包括如下:
1、1-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐；
2、甲基三乙基季胺三氟乙酸盐、四乙基季胺三氟乙酸盐或三甲基丙基季胺三氟乙酸盐；
3、丁基甲基吡咯三氟乙酸盐、丙基甲基吡咯三氟乙酸盐或乙基甲基吡咯三氟乙酸盐。
本发明提供一种双电层电容器用电解液，其由三氟乙酸盐类离子液体和硫酸盐（硫酸钡或硫酸铜）混合而成，三氟乙酸盐类离子液体在制备过程中有水引入，因此三氟乙酸盐类离子液体含有较多的水杂质，在电化学循环过程中，水将参与电极反应生成酸，从而腐蚀双电层电容器的铝箔，将使电容器的稳定性降低，在三氟乙酸盐类离子液体中加入BaSO4或CuSO4之后，因为BaSO4或CuSO4能与三氟乙酸盐类离子液体中的游离水进行配合，形成水合物，从而去掉了电解液中的游离水，起到增加双电层电容器稳定性的作用；并且BaSO4或CuSO4是作为添加剂使用，只需少量就能达到大幅度增加双电层电容器稳定性的作用，而通过提纯工艺来除掉离子液体中的水，其工艺复杂，成本高，且能大大提高双电层电容器的稳定性。
附图说明
图1为采用实施例1中制得的双电层电容器用电解液为电解液的双电层电容器与采用纯离子液体1-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐为电解液的双电层电容器的不同循环次数下的比电容图；其中，横坐标为循环次数，纵坐标为比电容。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
下述各实施例中，双电层电容器的稳定性用1000个循环后的比电容保持率表示，其测试具体为:以石墨烯为电极材料，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放电测试，测得其比电容保持率，即于30摄氏度条件下，在0-2v窗口范围内，以1A/g的恒电流反复充放电1000个循环后的比电容与首次充放电比电容的比值。
实施例1
在手套箱中，将摩尔比为1:0.04，即摩尔数分别为5mol和0.2mol的1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐和BaSO4混合，搅拌30分钟后，BaSO4均匀分散于1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐中，得到双电层电容器用电解液。
图1为采用实施例1中制得的双电层电容器用电解液为电解液的双电层电容器与采用纯离子液体1-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐为电解液的双电层电容器的不同循环次数下的比电容图；其中，横坐标为循环次数，纵坐标为比电容。
从图1中可以看出，以实施例1制得的双电层电容器用电解液为电解液的双电层电容器，首次充放电比电容为111.5F/g，循环1000次后的比电容为106.2F/g，其保持率为95.2%；而未添加BaSO4的离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐）的首次充放电比电容为114.1F/g，循环1000次后的比电容为87.2F/g，其保持率为76.4%；本发明的比电容保持率比同等条件下测得的未添加BaSO4的离子液体1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐电解液的比电容保持率提高了18.8%。
实施例2-18见下述表单:
Figure BDA00001823012900041
注:表中，
1、A表示离子液体，B表示BaSO4或CuSO4；A:B表示A和B各自的摩尔数，如，A:B为2:0.08，表示A的摩尔数为2mol，B的摩尔数为0.08mol；
2、比电容保持率提高的比率为相应实施例中，应用本实施例电解液的双电层电容器的比电容保持率比同等条件下测得的应用未添加BaSO4或CuSO4的离子液体双电层电容器的比电容保持率提高的百分比；
3、实施例2~18中，各种制备工艺流程和测试条件与实施例1相同。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种双电层电容器用电解液，其特征在于，包括三氟乙酸盐类离子液体和硫酸盐；所述三氟乙酸盐类离子液体和硫酸盐的摩尔比为1:0.001~1:0.05；所述硫酸盐为硫酸钡或硫酸铜。
2.根据权利要求1所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述三氟乙酸盐类离子液体和硫酸盐的摩尔比为1:0.005~1:0.05。
3.根据权利要求1所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述三氟乙酸盐类离子液体和硫酸盐的摩尔比为1:0.01~1:0.05。
4.根据权利要求1所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述三氟乙酸盐类离子液体和硫酸盐的摩尔比为1:0.04。
5.根据权利要求1至4任一所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述三氟乙酸盐类离子液体由三氟乙酸根与咪唑盐类阳离子、季胺盐类阳离子及吡咯盐类阳离子中的任意一种阳离子。
6.根据权利要求5所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述咪唑盐类阳离子为1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-丙基-3-甲基咪唑阳离子或1-乙基-3-甲基咪唑阳离子。
7.根据权利要求5所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述季胺盐类阳离子为甲基三乙基季胺阳离子、四乙基季胺阳离子，三甲基丙基季胺阳离子。
8.根据权利要求5所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述吡咯类阳离子为丁基甲基吡咯阳离子、丙基甲基吡咯阳离子或乙基甲基吡咯阳离子。
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