CN103515116A - 一种双电层电容器用电解液 - Google Patents
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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，包括二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体和多孔活性炭；所述二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体和多孔活性炭的摩尔比为1:0.001~1:0.05。本发明提供一种双电层电容器用电解液，在二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体中加入多孔活性炭之后，因为多孔活性炭能吸附游离的水分子，从而抑制二（三氟甲磺酰）亚胺根的水解，从而起到增加双电层电容器稳定性的作用；并且多孔活性炭是作为添加剂使用，只需要少量就能达到大幅度增加双电层电容器稳定性的作用，且能大大提高双电层电容器的稳定性。
Description
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。二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体因为熔点低、粘度低、电导率高、电压窗口宽，而成为高端离子液体电解液之一，然而，在电化学循环过程中，二（三氟甲磺酰）亚胺根容易水解，水解后的产物会促使电解液或者电极材料分解，致使使用二（三氟甲磺酰）亚胺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，包括二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体和多孔活性炭；所述二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体和多孔活性炭的摩尔比为1:0.001~1:0.05。
所述双电层电容器用电解液，优选，所述二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体和多孔活性炭的摩尔比为1:0.005~1:0.05，或者进一步优选，二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体和多孔活性炭的摩尔比为1:0.02~1:0.04；或者最优选，二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体和多孔活性炭的摩尔比为1:0.03。
所述双电层电容器用电解液，其中，所述二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体由二（三氟甲磺酰）亚胺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。
二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体种类包括如下:
1、1-丁基-3-甲基咪唑二（三氟甲磺酰）亚胺盐、1-丙基-3-甲基咪唑二（三氟甲磺酰）亚胺盐或1-乙基-3-甲基咪唑二（三氟甲磺酰）亚胺盐；
2、甲基三乙基季胺二（三氟甲磺酰）亚胺盐、四乙基季胺二（三氟甲磺酰）亚胺盐或三甲基丙基季胺二（三氟甲磺酰）亚胺盐；
3、丁基甲基吡咯二（三氟甲磺酰）亚胺盐、丙基甲基吡咯二（三氟甲磺酰）亚胺盐或乙基甲基吡咯二（三氟甲磺酰）亚胺盐。
双电层电容器用电解液中，二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体和多孔活性炭混合时需要搅拌，搅拌时间为10~60分钟，优选搅拌时间30分钟。
本发明提供一种双电层电容器用电解液，其由二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体和多孔活性炭混合而成，在电化学循环过程中，二（三氟甲磺酰）亚胺根容易水解出氢氟酸，而氢氟酸会促使集流体腐蚀和电极材料分解，致使使用二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体做电解液的双电层电容器的稳定性差，在离子液体中加入多孔活性炭之后，因为多孔活性炭能吸附游离的水分子，从而抑制二（三氟甲磺酰）亚胺根的水解，从而起到增加双电层电容器稳定性的作用；并且多孔活性炭是作为添加剂使用，只需要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-甲基咪唑二（三氟甲磺酰）亚胺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1:0.03，即摩尔数分别为5mol和0.1 5mol的1-乙基-3-甲基咪唑二（三氟甲磺酰）亚胺盐和多孔活性炭混合，搅拌30分钟后，多孔活性炭均匀分散于1-乙基-3-甲基咪唑二（三氟甲磺酰）亚胺盐中，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-甲基咪唑二（三氟甲磺酰）亚胺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100.2F/g，循环1000次后的比电容为98.2F/g，其保持率为98.0%；而未添加多孔活性炭的离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑二（三氟甲磺酰）亚胺盐）的首次充放电比电容为96.2F/g，循环1000次后的比电容为73.5F/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多孔活性炭的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑二（三氟甲磺酰）亚胺盐电解液的比电容保持率提高了21.6%。
实施例2-9见下述表单:
注:表中，
1、A表示离子液体，B表示多孔活性炭；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多孔活性炭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2~9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 (7)
1.一种双电层电容器用电解液，其特征在于，包括二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体和多孔活性炭；所述二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体和多孔活性炭的摩尔比为1:0.001~1:0.05。
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，所述二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体和多孔活性炭的摩尔比为1:0.005~1:0.05。
3.根据权利要求2所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体和多孔活性炭的摩尔比为1:0.02~1:0.04。
4.根据权利要求3所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体和多孔活性炭的摩尔比为1:0.03。
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，所述二（三氟甲磺酰）亚胺盐类离子液体由二（三氟甲磺酰）亚胺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。
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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| CN201210218211.3A CN103515116A (zh) | 2012-06-28 | 2012-06-28 | 一种双电层电容器用电解液 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111133545A (zh) * | 2017-09-20 | 2020-05-08 | 艾纳G2技术公司 | 水合碳材料粉末及其用于制备电存储装置的电极的用途 |
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