CN111640579A - 一种超低温电解液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电容器用电解液领域，提供一种超低温电解液，用于解决电容器在低温下性能不佳的问题。本发明提供的一种超低温电解液，包括：溶质和溶剂，所述溶质为四氟硼酸双螺环季铵盐1~1.5M；所述溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、N,N‑二甲基三氟乙酰胺、四氢呋喃的混合液。可以在低温下保持较大的容量，适应低温环境，在低温下具有较高的电导率和较低的粘度。
Description
技术领域
本发明涉及电容器用电解液领域，具体涉及一种超低温电解液。
背景技术
随着铝电解电容器向体积小、容量大、性能高、成本低方向迅速发展，尤其是表面贴装技术(SMT)的广泛应用，例如，在印制电路板(PCB)表面或其它基板表面的焊接组装等的电子设备和电子整机组装方面，贴片式铝电解电容器受到了极大的关注。
在生产具有超低温、大容量、低等效串联电阻(ESR)以及耐高温等特性的铝电容器方面仍然存在着许多技术难关。例如，电解质泄漏、电容器短路、回流焊后漏电流回升大、容量变化大、耐纹波及耐高温负荷差等缺陷限制了生产效率和产品质量的提高。除了制程控制技术外，其主要原因在于受现有电解液技术的局限。目前铝电解电容器产品的工作温度大多数是-40℃至+105℃，即使有-55℃的超低温产品也主要为低电压和中电压(即小于200V)。对于市场所急需的适用于低温环境下的高压铝电容器，例如，既具备超低温(-55℃)特性的铝电容器十分罕见。
左飞龙等（左飞龙,陈照荣,傅冠生,阮殿波.超级电容器低温有机电解液研究[J].电源技术,2016,40(10):2023-2025）研究了四氢呋喃MTH同乙腈一起作为电解液的溶剂的电容器，发现该电容在0.5A/g的电流密度下进行恒流充放电测试，结果该电解液在－70℃的低温环境下仍具有良好的储能性能。但是乙腈作为溶剂，毒性较大，不环保。
有机溶剂N,N-二甲基三氟乙酰(DTA)因粘度低、沸点高、闪点高，可以用来代替电解液中部分粘度低闪点高的溶剂以此得到具备更好安全性的锂离子电池；DTA 熔点低于-40℃，与同样熔点极低的 PC 混合时使用(1:9,v/v)时可制备成更好的低温电解液。
采用多元溶剂的电容器能否在更低温度下仍具有较高的性能仍是未公开的。
发明内容
本发明解决的技术问题为电容器在低温下性能不佳的问题，提供一种超低温电解液。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种超低温电解液，包括：溶质和溶剂；
所述溶质为四氟硼酸双螺环季铵盐SBP-BF41~1.5M；
所述溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、N,N-二甲基三氟乙酰胺(DTA)、四氢呋喃(THF)的混合液。
二元溶剂体系PC与DMC，或者PC与EMC/EC/DTA等任一种溶剂的混合，可以有效的提高电容在低温下的性能。三元溶剂体系，例如PC+DMC+EC，在低温下的性能一般弱于二元溶剂体系。
但四元溶剂体系，例如EC+DMC+EMC+MA(乙酸甲酯)，通过调整配比可以在-40℃下具有较高的电导率，容量损失也较小。发明人认为在低温下通过调整四元溶剂中各种溶剂的配比可以在更低温度下产生更好的耐低温效果。
但是发明人发现EC+DMC+EMC+MA在-70℃下的容量损失较大，直接应用该配方的效果并不理想。发明人在替换MA为PC后的效果也不理想，通过调整配比，无法减少低温下电容的容量损失。
偶然情况下，发明人在三元溶剂体系中加入了一定量的DTA和THF的混合物，意外地发现，DTA和THF作为添加剂在一定程度上可以减少低温下电容的容量损失。因此，发明人优化了DTA+THF与PC、DMC、EMC和EC中任意三种溶剂的配比，将低温下电容的容量损失控制在20%以内。
为了进一步提高电容在低温下的损失，发明人尝试在四元溶剂体系中加入DTA和THF的混合物，通过大量的试验发现，控制EC10~13%、DMC25~30%、PC15~20%、EMC20~25%、DTA8~12%、THF6~8%可以有效将低温下电容的容量损失控制在20%以内。
据此，发明人发现四元体系通过调整溶剂内的各组分的含量，可以达到三元体系的性能。
为了进一步提高电容在低温下的性能，发明人将PC、DMC、EMC和EC中的三种或四种溶剂进行任意组合，进行了大量的试验，意外的发现，控制EC12.5%、DMC28%、PC19%、EMC24%、DTA10%、THF6.5%可以有效的将电容在低温下的容量损失控制在10%以内。
PC、DMC和EC溶剂的介电常数分别为65v·m，3.1 v·m和90 v·m，而粘度分别为2.5mPa·s，0.6mPa·s和1.9 mPa·s。EC的介电常数最高，具有线性结构的DMC的粘度较低，EMC、DTA、THF的熔点在零度以下，六种有机溶剂可以混合均匀，同时降低了三元溶剂的粘度，尤其是在低温下溶剂的粘度不会随着温度降低而过快的增大。
可以在低温下保持较大的容量，适应低温环境，在低温下具有较高的电导率和较低的粘度。
优选地，所述溶剂为碳酸乙烯酯(EC)10~13%、碳酸二甲酯(DMC)25~30%、碳酸丙烯酯(PC)15~20%、碳酸甲乙酯(EMC)20~25%、N,N-二甲基三氟乙酰胺(DTA)8~12%、四氢呋喃(THF)6~8%的混合液。
优选地，所述溶剂为碳酸乙烯酯(EC)12.5~13%、碳酸二甲酯(DMC)28~30%、碳酸丙烯酯(PC)19~20%、碳酸甲乙酯(EMC)24~25%、N,N-二甲基三氟乙酰胺(DTA)10~12%、四氢呋喃(THF)6.5~8%的混合液。
优选地，所述溶剂为碳酸乙烯酯(EC)12.5%、碳酸二甲酯(DMC)28%、碳酸丙烯酯(PC)19%、碳酸甲乙酯(EMC)24%、N,N-二甲基三氟乙酰胺(DTA)10%、四氢呋喃(THF)6.5%的混合液。对溶剂的成分进行优化，制成的电容能够在更低的温度下保持更大的容量。
优选地，所述溶剂的制备方法为：
将碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)混合后升温至50℃，加入一半的N,N-二甲基三氟乙酰胺和四氢呋喃；
缓慢加入碳酸丙烯酯(PC)和碳酸甲乙酯(EMC)，升温至60℃，保温搅拌2h；
降温至常温后加入剩下的N,N-二甲基三氟乙酰胺和四氢呋喃，搅拌均匀，得到溶剂。对溶剂的制备方法进行优化，可以保证溶剂更加均匀，从而在低温下整个体系的流行性是统一的。
优选地，所述电解液的制备方法为：
将溶剂升温到70℃，加入所述溶质，保温40分钟后冷却，得到电解液。
优选地，所述溶剂在氮气气氛中制备。
优选地，所述电解液在氮气气氛中制备。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：可以在低温下保持较大的容量，适应低温环境，在低温下具有较高的电导率和较低的粘度。
本发明利用四元溶剂同DTA、THF的混合物显著降低了电容在超低温下的容量损失，提高了电容在低温下的性能。扭转了多元溶剂在低温下的性能普遍不如二元溶剂的惯性思维。将电容的工作温度由-55~-40℃降低到了-70℃。通过无数的试验优化了溶剂中各组分的配比，进一步提高电容在低温下的性能，进行了大量的试验，意外的发现，控制EC12.5%、DMC28%、PC19%、EMC24%、DTA10%、THF6.5%可以有效的将电容在低温下的容量损失控制在10%以内。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，不是对本发明的限制。
实施例1
一种超低温电解液，包括：
溶质为四氟硼酸双螺环季铵盐SBP-BF41mol/L；
所述溶剂为碳酸乙烯酯(EC)12.5%、碳酸二甲酯(DMC)28%、碳酸丙烯酯(PC)19%、碳酸甲乙酯(EMC)24%、N,N-二甲基三氟乙酰胺(DTA)10%、四氢呋喃(THF)6.5%的混合液。
所述溶剂的制备方法为：
将碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)混合后升温至50℃，加入一半的N,N-二甲基三氟乙酰胺和四氢呋喃；
缓慢加入碳酸丙烯酯(PC)和碳酸甲乙酯(EMC)，升温至60℃，保温搅拌2h；
降温至常温后加入剩下的N,N-二甲基三氟乙酰胺和四氢呋喃，搅拌均匀，得到溶剂。
所述电解液的制备方法为：
将溶剂升温到70℃，加入所述溶质，保温40分钟后冷却，得到电解液。所述溶剂在氮气气氛中制备。所述电解液在氮气气氛中制备。
PC、DMC和EC溶剂的介电常数分别为65v·m，3.1 v·m和90 v·m，而粘度分别为2.5mPa·s，0.6mPa·s和1.9 mPa·s。EC的介电常数最高，具有线性结构的DMC的粘度较低，EMC、DTA、THF的熔点在零度以下，六种有机溶剂可以混合均匀，同时降低了三元溶剂的粘度，尤其是在低温下溶剂的粘度不会随着温度降低而过快的增大。可以在低温下保持较大的容量，适应低温环境，在低温下具有较高的电导率和较低的粘度。对溶剂的成分进行优化，制成的电容能够在更低的温度下保持更大的容量。对溶剂的制备方法进行优化，可以保证溶剂更加均匀，从而在低温下整个体系的流行性是统一的。
实施例2
一种超低温电解液， 包括：
溶质为四氟硼酸双螺环季铵盐SBP-BF4 1.5 mol/L；
所述溶剂为碳酸乙烯酯(EC)10%、碳酸二甲酯(DMC)25%、碳酸丙烯酯(PC)20%、碳酸甲乙酯(EMC)25%、N,N-二甲基三氟乙酰胺(DTA)12%、四氢呋喃(THF)8%的混合液。
所述溶剂的制备方法为：
将碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)混合后升温至50℃，加入一半的N,N-二甲基三氟乙酰胺和四氢呋喃；
缓慢加入碳酸丙烯酯(PC)和碳酸甲乙酯(EMC)，升温至60℃，保温搅拌2h；
降温至常温后加入剩下的N,N-二甲基三氟乙酰胺和四氢呋喃，搅拌均匀，得到溶剂。
所述电解液的制备方法为：
将溶剂升温到70℃，加入所述溶质，保温40分钟后冷却，得到电解液。所述溶剂在氮气气氛中制备。所述电解液在氮气气氛中制备。
实施例3
一种超低温电解液， 包括：
溶质为四氟硼酸双螺环季铵盐SBP-BF4 1 mol/L；
所述溶剂为碳酸乙烯酯(EC)13%、碳酸二甲酯(DMC)28%、碳酸丙烯酯(PC)20%、碳酸甲乙酯(EMC)25%、N,N-二甲基三氟乙酰胺(DTA)8%、四氢呋喃(THF) 6%的混合液。
所述溶剂的制备方法为：
将碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)混合后升温至50℃，加入一半的N,N-二甲基三氟乙酰胺和四氢呋喃；
缓慢加入碳酸丙烯酯(PC)和碳酸甲乙酯(EMC)，升温至60℃，保温搅拌2h；
降温至常温后加入剩下的N,N-二甲基三氟乙酰胺和四氢呋喃，搅拌均匀，得到溶剂。
所述电解液的制备方法为：
将溶剂升温到70℃，加入所述溶质，保温40分钟后冷却，得到电解液。所述溶剂在氮气气氛中制备。所述电解液在氮气气氛中制备。
实施例4
一种超低温电解液，包括：
溶质为四氟硼酸双螺环季铵盐SBP-BF41 mol/L；
所述溶剂为碳酸乙烯酯(EC)12.5%、碳酸二甲酯(DMC)28%、碳酸丙烯酯(PC)19%、碳酸甲乙酯(EMC)24%、N,N-二甲基三氟乙酰胺(DTA)10%、四氢呋喃(THF)6.5%的混合液。
所述溶剂的制备方法为：
将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸丙烯酯(PC)和碳酸甲乙酯(EMC)混合后升温至60℃，加入N,N-二甲基三氟乙酰胺和四氢呋喃；保温搅拌2h；得到溶剂。
所述电解液的制备方法为：
将溶剂升温到70℃，加入所述溶质，保温40分钟后冷却，得到电解液。所述溶剂在氮气气氛中制备。所述电解液在氮气气氛中制备。
实施例1~4的电解液成分见表1。
表1 实施例1~4中电解液成分
对比例1~6
对比例1~6同实施例1不同之处见表2。
表2 对比例1~6中电解液成分
对比例7~8
对比例7和8同实施例1不同之处如表3所示。
表3 对比例7~8中电解液成分
对比例9
将SBP-BF4应用到ZL201910223697.1的电解液溶剂中。具体为：
将44.6%的γ-丁内酯和28.4%的乙二醇与辅助溶剂为10.7%的二乙二醇单甲醚和9.7%的二甘醇丁醚在反应釜中加热至85℃；
加入SBP-BF4充分溶解，再加入改性合成添加剂为6.6％的乙二醇、硼酸、丙三醇、聚乙烯醇、癸二酸与磷酸及其衍生物。SBP-BF4为1 mol/L。
对比例10
将SBP-BF4应用到ZL201210261512.4的电解液溶剂中。具体为：
溶剂为1,3-二氧戊烷的质量百分数为60%、乙二醇二甲醚的质量百分数为30%、添加剂N,N-二甲基三氟乙酰胺(DTA)的质量百分数为10%。SBP-BF4为1 mol/L。
对比例11
电解液的溶剂为乙腈50%，THF50%的混合液，溶质为1 mol/L的SBP-BF4。
对比例12
对比例12同实施例1不同之处见表4。
表4 对比例12中电解液成分
实验例
测试实施例1~4和对比例1~10制成的电解液按同样方法制成贴片式铝电容器在20℃和-70℃下的容量损失。
表5 实施例和对比例的电容在低温下的容量损失
实施例1对配方进行了优化，采用了四种溶剂，并结合了DTA和MTH，在低温下的容量损失低，尤其是在-70℃的低温下容量损失仅为7%，表明通过本申请的各物质的组合，电容器可以在低温下保持较高的容量，耐低温性能有了显著的提高。
对比例1~6中是溶剂中六种成分中任意5种成分的组合。从表4可知，任意5种的组合并不能在-70℃下有效保持电容器容量。
对比例7~8是常用的溶剂组合。现有的公开技术中，温度高于0℃时，SBP-BF4/PC+DMC+EC三元溶剂体系电解液的倍率性能较高与其在温度较高时具有较高的电导率有很大的关系。当温度低于0℃时，SBP-BF4/PC+DMC二元溶剂体系电解液的倍率性能较好，具有最低的粘度和中等水平的电导率，在低温条件下表现了良好的电化学特性，也在-50℃保持了较高的容量。从现有的技术中可以发现，多元体系在低温下保持电容器正常运行的能力并不强于二元体系，甚至显著弱于PC+DMC的二元体系。
对比例9~10是近期授权的专利记载的提高电容或电池在低温下性能的方法。二者在-70℃下的表现也不佳，表明现有技术在-70℃下并不能保持电容器的容量不会骤降。
对比例11中采用是AN+MTH的溶剂，在低温下表现强于对比例9~10，表明二元体系是通用的提高电容器在低温下性能的溶剂体系，但是乙腈的毒性较大。
本申请在四元溶剂体系的基础上增加了两种添加剂，通过对电解液溶解配方的调整，显著的提高了电容器在-70℃的性能，容量保持率显著增高，摆脱了多元体系在低温下性能不佳的桎梏。
本申请所述超低温为-40℃以下的低温。
本申请中实施例和对比例中的“%”未特别言明时均为体积百分比。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，以上实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (8)
1.一种超低温电解液，其特征在于，包括：溶质和溶剂；
所述溶质为四氟硼酸双螺环季铵盐SBP-BF41~1.5M；
所述溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、N,N-二甲基三氟乙酰胺、四氢呋喃的混合液。
2.根据权利要求1所述的一种超低温电解液，其特征在于，所述溶剂为碳酸乙烯酯10~13%、碳酸二甲酯25~30%、碳酸丙烯酯15~20%、碳酸甲乙酯20~25%、N,N-二甲基三氟乙酰胺8~12%、四氢呋喃6~8%的混合液。
3.根据权利要求2所述的一种超低温电解液，其特征在于，所述溶剂为碳酸乙烯酯12.5~13%、碳酸二甲酯28~30%、碳酸丙烯酯19~20%、碳酸甲乙酯24~25%、N,N-二甲基三氟乙酰胺10~12%、四氢呋喃6.5~8%的混合液。
4.根据权利要求3所述的一种超低温电解液，其特征在于，所述溶剂为碳酸乙烯酯12.5%、碳酸二甲酯28%、碳酸丙烯酯19%、碳酸甲乙酯24%、N,N-二甲基三氟乙酰胺10%、四氢呋喃(THF)6.5%的混合液。
5.根据权利要求2~4所述的一种超低温电解液，其特征在于，所述溶剂的制备方法为：
将碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯混合后升温至50℃，加入一半的N,N-二甲基三氟乙酰胺和四氢呋喃；
缓慢加入碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯，升温至60℃，保温搅拌2h；
降温至常温后加入剩下的N,N-二甲基三氟乙酰胺和四氢呋喃，搅拌均匀，得到溶剂。
6.根据权利要求1所述的一种超低温电解液，其特征在于，所述电解液的制备方法为：
将溶剂升温到70℃，加入所述溶质，保温40分钟后冷却，得到电解液。
7.根据权利要求5所述的一种超低温电解液，其特征在于，所述溶剂在氮气气氛中制备。
8.根据权利要求6所述的一种超低温电解液，其特征在于，所述电解液在氮气气氛中制备。
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Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| KR20090027885A (ko) * | 2007-09-13 | 2009-03-18 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 전기이중층 커패시터의 제조방법 |
| CN101840793A (zh) * | 2010-04-29 | 2010-09-22 | 株洲日望电子科技有限公司 | 一种法拉电容及其制备方法 |
| CN103219544A (zh) * | 2013-04-10 | 2013-07-24 | 山东威高东生新能源科技有限公司 | 一种三元动力锂离子电池用低温电解液及制备方法 |
| CN107069094A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-08-18 | 福建省劲德电源科技有限公司 | 一种超低温放电的锂离子电池电解液 |
| CN108878980A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-11-23 | 浙江长兴中俄新能源材料技术研究院有限公司 | 长寿命锂离子动力电池用功能型电解液及其制备方法 |
| CN110957533A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-03 | 深圳市东聚能源科技有限公司 | 一种锂离子电池用低温型电解液 |
| CN111029153A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-17 | 珠海格力新元电子有限公司 | 一种超低温铝电解电容器用的电解液及其制备方法 |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090027885A (ko) * | 2007-09-13 | 2009-03-18 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 전기이중층 커패시터의 제조방법 |
| CN101840793A (zh) * | 2010-04-29 | 2010-09-22 | 株洲日望电子科技有限公司 | 一种法拉电容及其制备方法 |
| CN103219544A (zh) * | 2013-04-10 | 2013-07-24 | 山东威高东生新能源科技有限公司 | 一种三元动力锂离子电池用低温电解液及制备方法 |
| CN107069094A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-08-18 | 福建省劲德电源科技有限公司 | 一种超低温放电的锂离子电池电解液 |
| CN108878980A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-11-23 | 浙江长兴中俄新能源材料技术研究院有限公司 | 长寿命锂离子动力电池用功能型电解液及其制备方法 |
| CN111029153A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-17 | 珠海格力新元电子有限公司 | 一种超低温铝电解电容器用的电解液及其制备方法 |
| CN110957533A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-03 | 深圳市东聚能源科技有限公司 | 一种锂离子电池用低温型电解液 |
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