CN103515117A - 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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Oceans King Lighting Science and Technology 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，包括吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚；所述吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1:0.001~1:0.05。本发明提供一种双电层电容器用电解液，其吡咯啉类离子液体因为粘度高、表面张力大，与PP、PE等隔膜材料的亲和性小，使得以纯吡咯啉类离子液体作电解液的双电层电容器的等效内阻偏大，在吡咯啉类离子液体中加入高碳脂肪醇聚氧乙烯醚之后，因为高碳脂肪醇聚氧乙烯醚是一种非离子表面活性剂，它能增加吡咯啉类离子液体与PP、PE等电容器常用隔膜材料的亲和性，从而大大降低双电层电容器的等效内阻；从而大大降低了双电层电容器的等效内阻。

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。吡咯啉类离子液体是最新开发的离子液体电解液之一，然而，吡咯啉类离子液体粘度高，与PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）等的亲和性小，使得以纯吡咯啉类离子液体作电解液的双电层电容器的等效内阻偏大。
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，包括吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚；所述吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1:0.001~1:0.05。
所述双电层电容器用电解液，优选，所述吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1:0.005~1:0.05；或者进一步优选，吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1:0.01~1:0.05；或者更进一步优选，吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1:0.03~1:0.05；或者最优选，吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1:0.04。
所述吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚混合时，需要搅拌，搅拌时间为10~60分钟，优选搅拌时间30分钟。
所述双电层电容器用电解液，其中，所述吡咯啉类离子液体由吡咯啉类阳离子与四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子、三氟乙酸阴离子及三氟甲基磺酸阴离子中的任意一种阴离子构成。
所述双电层电容器用电解液，其中，所述吡咯啉类阳离子为甲基乙基吡咯啉阳离子、甲基丙基吡咯啉阳离子或乙基丙基吡咯啉阳离子。
所述双电层电容器用电解液，其中，所述高碳脂肪醇聚氧乙烯醚为十三醇聚氧乙烯醚、十四醇聚氧乙烯醚、十六醇聚氧乙烯醚或十八醇聚氧乙烯醚。
吡咯啉类离子液体种类包括如下：
1、甲基乙基吡咯啉四氟硼酸盐、甲基乙基吡咯啉六氟磷酸盐、甲基乙基吡咯啉二(三氟甲基磺酰)亚胺盐、甲基乙基吡咯啉三氟乙酸盐、甲基乙基吡咯啉三氟甲基磺酸盐；
2、甲基丙基吡咯啉四氟硼酸盐、甲基丙基吡咯啉六氟磷酸盐、甲基丙基吡咯啉二(三氟甲基磺酰)亚胺盐、甲基丙基吡咯啉三氟乙酸盐、甲基丙基吡咯啉三氟甲基磺酸盐；
3、乙基丙基吡咯啉四氟硼酸盐、乙基丙基吡咯啉六氟磷酸盐、乙基丙基吡咯啉二(三氟甲基磺酰)亚胺盐、乙基丙基吡咯啉三氟乙酸盐、乙基丙基吡咯啉三氟甲基磺酸盐。
本发明提供一种双电层电容器用电解液，其吡咯啉类离子液体因为粘度高、表面张力大，与PP、PE等隔膜材料的亲和性小，使得以纯吡咯啉类离子液体作电解液的双电层电容器的等效内阻偏大，在吡咯啉类离子液体中加入高碳脂肪醇聚氧乙烯醚之后，因为高碳脂肪醇聚氧乙烯醚是一种非离子表面活性剂，它能增加吡咯啉类离子液体与PP、PE等电容器常用隔膜材料的亲和性，从而大大降低双电层电容器的等效内阻；从而大大降低了双电层电容器的等效内阻。
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甲基乙基吡咯啉四氟硼酸盐为电解液的双电层电容器的交流阻抗谱；其中，横坐标为实部，纵坐标为虚部（交流阻抗测出来的数据为经过数学模型处理得出的复数，交流阻抗图谱为复数平面图，实部和虚部分别对应数学模型的实数部分和虚数部分）。
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，等效内阻的测试：以石墨烯为电极材料，以各实施例制得的双电层电容器用电解液为电解液，组装成电容器，即扣式电池，利用CHI660A电化学工作站对其进行交流阻抗测试。
实施例1
在手套箱中，将摩尔比为1:0.04，即摩尔数为5mol和0.2mol的甲基乙基吡咯啉四氟硼酸盐和十三醇聚氧乙烯醚混合，搅拌30分钟后，十三醇聚氧乙烯醚均匀分散于甲基乙基吡咯啉四氟硼酸盐中，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（该电容器的隔膜采用PP材质）与采用纯离子液体甲基乙基吡咯啉四氟硼酸盐为电解液的双电层电容器的交流阻抗谱；其中，横坐标为实部，纵坐标为虚部（交流阻抗测出来的数据为经过数学模型处理得出的复数，交流阻抗图谱为复数平面图，实部和虚部分别对应数学模型的实数部分和虚数部分）。
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，其等效内阻为149Ω，而甲基乙基吡咯啉四氟硼酸盐为电解液的双电层电容器，其等效内阻为183Ω；因此，实施例1的等效内阻比同等条件下测得的纯离子液体甲基乙基吡咯啉四氟硼酸盐电解液的等效内阻低18.6%。
实施例2-20见下述表单：
Figure BDA00001822959500041
注：表中，
1、A表示离子液体，B表示高碳脂肪醇聚氧乙烯醚；A:B表示A与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、等效内阻降低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等效内阻比同等条件下测得的应用未添加高碳脂肪醇聚氧乙烯醚的离子液体双电层电容器的等效内阻降低的百分比；
3、实施例2~20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，包括吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚；所述吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为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，所述吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为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，所述吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1:0.01~1:0.05。
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，所述吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1:0.03~1:0.05。
5.根据权利要求4所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述吡咯啉类离子液体和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1:0.04。
6.根据权利要求1至5任一所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述吡咯啉类离子液体由吡咯啉类阳离子与四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子、三氟乙酸阴离子及三氟甲基磺酸阴离子中的任意一种阴离子构成。
7.根据权利要求6所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述吡咯啉类阳离子为甲基乙基吡咯啉阳离子、甲基丙基吡咯啉阳离子或乙基丙基吡咯啉阳离子。
8.根据权利要求1至5任一所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述高碳脂肪醇聚氧乙烯醚为十三醇聚氧乙烯醚、十四醇聚氧乙烯醚、十六醇聚氧乙烯醚或十八醇聚氧乙烯醚。
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