CN109036873A - 一种新型超级电容器电解液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型超级电容器电解液及其制备方法，属于新型电池技术领域。本发明提供的一种新型超级电容器电解液及其制备方法，提供了一种新型超级电容器的电解液体系，运用氧化还原添加剂并电解质活性材料，可以显著的提高超级电容器的比电容、耐压耐高温、不仅缩短了充电时间，而且大幅提升放电时间等电化学性能。
Description
技术领域
本发明公开了一种新型超级电容器电解液及其制备方法，属于新型电池技术领域。
背景技术
超级电容器(Super capacitors)，是介于传统电容器和可充电电池之间的一种对环境友好，并且性能优异的新型能量储存转化装置，这种新型能量储存转化装置不仅具备传统电容器快速充放电性能，而且还增加了可充电电化学电池的能量储存转化性能。因此，超级电容器很好的迎合了社会发展的需求，有成为未来社会主要的能量储存以及转移的绿色电源的希望。
传统的超级电容器主要由正极材料、负极材料、集流体、隔膜、以及电解液组成。与传统的电容器相比较后发现，超级电容器拥有较高的功率能量密度、较理想的循环寿命、工作温度范围比较宽、用量大无污染等传统铅蓄电池没有的优点。
据报道，要使超级电容器拥有良好的电化学的性能，不仅要改良正负极电极材料的种类，正负极电极材料的组成，以及正负极电极材料的微观结构，而且要优化超级电容器组装工艺，当然也要选择电极材料所处的合适的电解液体系。目前，针对超级电容器电化学性能的提升，通常都致力于新型的电极材料的研究与开发，但对于电解液与超级电容电化学性能之间的对应联系的研究则很少有文章进行报道。
实际上，电解液的选择对超级电容器的性能也有很大的影响。因为只有当电解液能够稳定存在的时候，超级电容器才能够正常使用，这就决定了它的工作温度范围；同时电解液的分解电压决定了它的工作电压。当前研究以及应用比较多的电解液包括水系电解液体系以及有机电解液体系。水系电解液体系是目前研究最多，应用最广的超级电容器电解液体系，主要有酸性电解液体系、碱性电解液体系，以及中性电解液体系。多数的水溶液电解液，有机电解液，以及离子电解液在超级电容器的充放电过程中主要是扮演离子介质的角色，但电解液一般并不会明显地改善超级电容器的电容性能。
H2SO4水溶液是比较常见和通用的酸性电解液，它具有电导率比较高，离子浓度较大，电阻比较小等优点，但比较遗憾的是H2SO4水溶液的腐蚀性比较大。KOH水溶液是用的比较多的碱性电解液。与酸性电解液相比较，KOH等碱性电解液的腐蚀性比较弱。但是不可避免出现的爬碱现象往往限制了其在生活中的大规模应用。钾盐和钠盐的水溶液是中性电解液中应用范围比较广的两种电解液，它们具有比较小的腐蚀性，但是电极材料在这类中性电解液中的比电容往往比较低。尽管水系电解液具有成本较低，制备较容易的特点，但其分解电压却比较低，这导致水系电解液在超级电容器中的工作电压降低，从而影响了超级电容器的能量功率密度等性能。与水系电解液相比，有机电解液具有较高的分解电压（大约为2-4 V），并且使用温度范围较宽。但是，有机电解液的离子传输能力较差、成本高、污染严重。
发明内容
本发明的目的是解决上述的不足，提供一种新型超级电容器电解液及其制备方法，提供了一种新型超级电容器的电解液体系，运用氧化还原添加剂并电解质活性材料，可以显著的提高超级电容器的比电容、耐压耐高温、不仅缩短了充电时间，而且大幅提升放电时间等电化学性能。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术解决方案实现：
一种新型超级电容器的电解液，由以下组份组成：2份 KOH电解液，与电解质添加剂；
进一步地，所述电解质添加剂具有以下组成：0.02~0.04 份Na2S2O8，0.01~0.03份聚乙二醇，0.02~0.04份甘露醇；
进一步地，所述聚乙二醇优选聚乙二醇600、聚乙二醇400或聚乙二醇900中的至少一种；所述聚乙二醇更优选聚乙二醇600。
本发明的另一方面，提供了一种新型超级电池电解液的制备方法，采用上述方案所述的电解液包括以下步骤：
步骤1：将电解质溶于溶剂中，制备电解质溶液；
步骤2：按配比称量电解质添加剂Na2S2O8加入电解质溶液中，配制成第一子电解液；
步骤3：按配比称量聚乙二醇、甘露醇加至所述第一子电解液中，搅拌使完全溶解，得到所述新型超级电池电解液。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的新型超级电容器电解液，不仅缩短了充电时间，而且大幅延长了放电时间，加入适量聚乙二醇与甘露醇组成的混合溶剂，可以使电解液具有更好的耐高温性能，具有更低的饱和蒸汽压，而且显著的抑制和消除了由水分引起的电容器内压力上升。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件仅用于说明本发明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种新型超级电容器电解液及其制备方法，由以下组份组成：
2份 KOH电解液，0.02 份 Na2S2O8，0.01份聚乙二醇600，0.02份甘露醇；
一种新型超级电池电解液的制备方法，采用上述方案所述的电解液包括以下步骤：
步骤1：将电解质溶于溶剂中，制备电解质溶液；
步骤2：按配比称量电解质添加剂Na2S2O8加入电解质溶液中，配制成第一子电解液；
步骤3：按配比称量聚乙二醇、甘露醇加至所述第一子电解液中，搅拌使完全溶解，得到所述新型超级电池电解液。
实施例2：
一种新型超级电容器电解液及其制备方法，由以下组份组成：
2份 KOH电解液，0.04份 Na2S2O8，0.03份聚乙二醇600，0.04份甘露醇；
一种新型超级电池电解液的制备方法，采用上述方案所述的电解液包括以下步骤：
步骤1：将电解质溶于溶剂中，制备电解质溶液；
步骤2：按配比称量电解质添加剂Na2S2O8加入电解质溶液中，配制成第一子电解液；
步骤3：按配比称量聚乙二醇、甘露醇加至所述第一子电解液中，搅拌使完全溶解，得到所述新型超级电池电解液。
对比例：
一种新型超级电容器电解液及其制备方法，由以下组份组成：
2份 KOH电解液；
一种新型超级电池电解液的制备方法，采用上述方案所述的电解液包括以下步骤：
步骤1：将电解质溶于溶剂中，制备电解质溶液；
步骤2：按配比称量电解质添加剂Na2S2O8加入电解质溶液中，配制成第一子电解液；
步骤3：按配比称量聚乙二醇、甘露醇加至所述第一子电解液中，搅拌使完全溶解，得到所述新型超级电池电解液。
将实施例1~2与对比例所述电解液用相同的材料制备超级电池，比较其性能之间的差异。
表1 电池性能比较
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例 | |
| 比电容（F g-1） | 1300 | 2500 | 825 |
| 耐压值（V） | 200~250 | 200~250 | 60~80 |
| 耐温值（℃） | 100 | 130 | 35 |
将实施例1~2与对比例的电池在20℃下按标准充、放电制0.2 C5进行充放电，对比电池的充、放电性能。
表2 20℃下充放电性能比较
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例 | |
| 充电时间（h） | 7.5 | 7 | 9 |
| 放电时间（h） | 39 | 48 | 6 |
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或技术的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (4)
1.一种新型超级电容器的电解液，其特征在于，是由以下组份组成：2M KOH电解液，与电解质添加剂。
2.根据权利要求1一种新型超级电容器的电解液，其特征在于，所述电解质添加剂，具有以下组成：0.02~0.04 份Na2S2O8，0.01~0.03份聚乙二醇，0.02~0.04份甘露醇。
3.根据权利要求2一种新型超级电容器的电解液，其特征在于，所述的聚乙二醇，所述聚乙二醇优选聚乙二醇600、聚乙二醇400或聚乙二醇900中的至少一种；更优选聚乙二醇600。
4.根据权利要求1所述一种新型超级电池电解液的制备方法，其特征在于，所述电解液包括以下步骤：
步骤1：将电解质溶于溶剂中，制备电解质溶液；
步骤2：按配比称量电解质添加剂Na2S2O8加入电解质溶液中，配制成第一子电解液；
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