DE102006015787B4 - Electrolytic solution for double-layer capacitors and double-layer capacitor with the electrolyte solution - Google Patents

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Abstract

Elektrolytlösung für Doppelschichtkondensatoren mit folgenden Komponenten:
A) zumindest ein Leitsalz, das als Kation ein quartäres Ammonium-Kation aufweist, das in β-Stellung zum Stickstoffatom keine Wasserstoffatome aufweist und dessen Anion keinen Ester einer Carbonsäure umfasst,
B) zumindest ein Lösungsmittel,
wobei das quartäre Ammonium-Kation ausgewählt ist aus:
Trimethyl-2,2-dicyclopentylpropyl-Kation, Trimethyl-2,2-dicyclohexylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-dimethylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-ethylmethylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-ethylmethylbutylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-diethylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-dicyclopentylbutylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-dicyclohexylbutylammonium-Kation und Trimethyl-2,2-diethylbutylammonium-Kation.Electrolytic solution for double-layer capacitors with the following components:
A) at least one conducting salt which has as cation a quaternary ammonium cation which has no hydrogen atoms in the β position relative to the nitrogen atom and whose anion does not comprise an ester of a carboxylic acid,
B) at least one solvent,
wherein the quaternary ammonium cation is selected from:
Trimethyl-2,2-dicyclopentylpropyl cation, trimethyl-2,2-dicyclohexylpropylammonium cation, trimethyl-2,2-dimethylpropylammonium cation, trimethyl-2,2-ethylmethylpropylammonium cation, trimethyl-2,2-ethylmethylbutylammonium cation, Trimethyl-2,2-diethylpropylammonium cation, trimethyl-2,2-dicyclopentylbutylammonium cation, trimethyl-2,2-dicyclohexylbutylammonium cation and trimethyl-2,2-diethylbutylammonium cation.

Description

Elektrochemische Doppelschichtkondensatoren werden in der Leistungselektronik eingesetzt, da sie sich mit hohen Kapazitäten bei gleichzeitig sehr kleinem ESR (Equivalence Series Resistance) verwirklichen lassen. Dabei können die Doppelschichtkondensatoren unter anderem als temporäre Energiespeicher genutzt werden und müssen dabei in relativ kurzen Zeiträumen von einigen Sekunden und weniger hohe Ströme und damit verbunden hohe Energien abgeben oder aufnehmen. In elektrochemischen Doppelschichtkondensatoren bilden sich während des Betriebs Gase. Durch die Entstehung der Gase steigt der Innendruck der Doppelschichtkondensatoren über die Lebensdauer gesehen stetig an. Dies kann dann unter extremen Spannungs- und/oder Temperaturbedingungen zum Ansprechen der Sollbruchstellen an den Kondensatorgehäusen führen und damit zum Ausfall der Doppelschichtkondensatoren führen. Somit können die während des Betriebs gebildeten Gase die Lebensdauer eines elektrochemischen Doppelschichtkondensators z. T. erheblich reduzieren.electrochemical Double-layer capacitors are used in power electronics, since they are with high capacities with at the same time very small ESR (Equivalence Series Resistance) let realize. It can the double-layer capacitors, inter alia, as temporary energy storage be used and must doing so in relatively short periods of time of a few seconds and less high currents and associated high Give or absorb energy. In electrochemical double-layer capacitors form during of operation gases. The formation of gases increases the internal pressure the double-layer capacitors over the lifespan is steadily increasing. This can then be extreme Voltage and / or temperature conditions for addressing the predetermined breaking points on the capacitor housings to lead and thus lead to failure of the double-layer capacitors. Consequently can the while Of the gases formed the life of an electrochemical double-layer capacitor z. T. reduce considerably.

Aus der Offenlegungsschrift US 2004/0130852 A1 ist ein elektrischer Doppelschichtkondensator bekannt, der eine Elektrolytlösung mit quartären Ammoniumsalzen, beispielsweise Tetraethylammonium, enthält.From the publication US 2004/0130852 A1 For example, an electric double layer capacitor is known which contains an electrolyte solution with quaternary ammonium salts, for example tetraethylammonium.

Die Druckschrift EP 1 615 244 A1 offenbart einen Doppelschichtkondensator mit einer Elektrolytlösung, die quartäre Ammoniumsalze wie beispielsweise Tetraethylammonium enthält.The publication EP 1 615 244 A1 discloses a double layer capacitor with an electrolyte solution containing quaternary ammonium salts such as tetraethylammonium.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektrolytlösung für Doppelschichtkondensatoren anzugeben, die bezüglich der oben genannten Nachteile verbessert ist.task The present invention is an electrolyte solution for double-layer capacitors to specify the terms the above-mentioned disadvantages is improved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Elektrolytlösung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Elektrolytlösung sowie ein elektrochemischer Doppelschichtkondensator mit der Elektrolytlösung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.These Task is achieved by an electrolyte solution solved with the features of claim 1. Advantageous embodiments the electrolyte solution and an electrochemical double-layer capacitor with the electrolyte solution Subject of further claims.

Eine Ausführungsform der Erfindung beschreibt eine Elektrolytlösung für Doppelschichtkondensatoren mit folgenden Komponenten:

  • A) zumindest ein Leitsalz, das als Kation ein quartäres Ammonium-Kation aufweist, das in β-Stellung zum Stickstoffatom keine Wasserstoffe aufweist und dessen Anion keinen Ester einer Carbonsäure umfasst,
  • B) zumindest ein Lösungsmittel,
wobei das quartäre Ammonium-Kation ausgewählt ist aus:
Trimethyl-2,2-dicyclopentylpropyl-Kation, Trimethyl-2,2-dicyclohexylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-dimethylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-ethylmethylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-ethylmethylbutylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-diethylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-dicyclopentylbutylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-dicyclohexylbutylammonium-Kation und Trimethyl-2,2-diethylbutylammonium-Kation An embodiment of the invention describes an electrolyte solution for double-layer capacitors with the following components:
  • A) at least one conducting salt which has as cation a quaternary ammonium cation which has no hydrogens in the β-position to the nitrogen atom and whose anion does not comprise an ester of a carboxylic acid,
  • B) at least one solvent,
wherein the quaternary ammonium cation is selected from:
Trimethyl-2,2-dicyclopentylpropyl cation, trimethyl-2,2-dicyclohexylpropylammonium cation, trimethyl-2,2-dimethylpropylammonium cation, trimethyl-2,2-ethylmethylpropylammonium cation, trimethyl-2,2-ethylmethylbutylammonium cation, Trimethyl-2,2-diethylpropylammonium cation, trimethyl-2,2-dicyclopentylbutylammonium cation, trimethyl-2,2-dicyclohexylbutylammonium cation and trimethyl-2,2-diethylbutylammonium cation

Der Erfinder hat festgestellt, dass ein Teil der sich während des Betriebs des Doppelschichtkondensators bildenden Gase aus der Zersetzung von Leitsalzbestandteilen gemäß dem Hoffmann-Abbau gebildet wird. Bei dem Hoffmann-Abbau, der auch als Hoffmann-Eliminierung bezeichnet wird, wird dabei ein Wasserstoffatom, das in β-Stellung zum Ammonium-Kation steht, abgespalten (Beta-Eliminierung), wobei ein tertiäres Amin und ein Olefin gebildet wird. Im Falle eines häufig verwendeten Leitsalzbestandteils, des Tetraethylammonium-Kations, wird dabei durch Beta-Eliminierung u. a. Triethylamin und Ethen gemäß der folgenden Reaktionsgleichung gebildet:

Figure 00030001
The inventor has found that a part of the gases forming during the operation of the double-layer capacitor is formed from the decomposition of conductive salt components according to Hoffmann degradation. In the Hoffmann degradation, which is also referred to as Hoffmann elimination, while a hydrogen atom, which is in the β position to the ammonium cation, cleaved (beta-elimination), wherein a tertiary amine and an olefin is formed. In the case of a frequently used conductive salt constituent, the tetraethylammonium cation, triethylamine and ethene are formed by beta elimination according to the following reaction equation:
Figure 00030001

Das gasförmige Ethen führt dabei dann u. a. zur Erhöhung des Innendrucks des Doppelschichtkondensators.The gaseous Ethen leads then u. a. to increase the internal pressure of the double-layer capacitor.

Aus diesem Grund werden in einer Ausführungsform der Erfindung quartäre Ammonium-Kationen als Kation für das Leitsalz verwendet, die in β-Stellung zum Stickstoffatom keine Wasserstoffe aufweisen, so dass der oben genannte Hoffmann-Abbau bei diesen Ammonium-Kationen nicht stattfinden kann.Out For this reason, quaternary ammonium cations are used in one embodiment of the invention as a cation for the conductive salt used in the β-position have no hydrogens to the nitrogen atom, so that the above said Hoffmann degradation in these ammonium cations does not take place can.

Die Anionen umfassen dabei keine Ester einer Carbonsäure und unterscheiden sich somit von Elektrolytlösungen für Aluminium-Elektrolytkondensatoren, die in der Regel die genannten Ester einer Carbonsäure als Anion aufweisen.The Anions do not comprise esters of a carboxylic acid and differ thus of electrolyte solutions for aluminum electrolytic capacitors, which are usually the said esters of a carboxylic acid as Anion have.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden dabei diejenigen Anionen und Kationen-Kombinationen nicht beansprucht, bei denen das quartäre Ammonium-Kation ein Tetramethylammonium-Kation ist und die Anionen entweder Tetrafluoroborat oder Hexafluorophosphat sind. Derartige Kombinationen von Anionen und Kationen als Leitsalz sind in den häufig in Elektrolytlösungen für Doppelschichtkondensatoren verwendeten Lösungsmitteln nicht ausreichend löslich und können somit keine ausreichend hohe Leitfähigkeit ergeben.According to one another embodiment The invention will be those anions and cation combinations not claimed, wherein the quaternary ammonium cation is a tetramethylammonium cation and the anions are either tetrafluoroborate or hexafluorophosphate are. Such combinations of anions and cations as conductive salt are in the common in electrolyte solutions for double-layer capacitors used solvents not sufficiently soluble and can thus do not give a sufficiently high conductivity.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die erfindungsgemäßen Elektrolytlösungen für Doppelschichtkondensatoren einen maximalen Wassergehalt von höchstens 500 ppm auf. Somit unterscheiden sie sich von Elektrolytlösungen für Aluminium-Elektrolytkondensatoren, die in der Regel erheblich höhere Wassergehalte aufweisen.In a further embodiment The invention relates to the electrolyte solutions according to the invention for double-layer capacitors a maximum water content of at most 500 ppm. Consequently differ from electrolytic solutions for aluminum electrolytic capacitors, which is usually much higher Have water contents.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das quartäre Ammonium-Kation ausgewählt aus:
Trimethyl-2,2-dicyclopentylpropyl-Kation, Trimethyl-2,2-dicyclohexylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-dimethylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-ethylmethylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-ethylmethylbutylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-diethylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-dicyclopentylbutylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-dicyclohexylbutylammonium-Kation und Trimethyl-2,2-diethylbutylammonium-Kation.In a further embodiment of the invention, the quaternary ammonium cation is selected from:
Trimethyl-2,2-dicyclopentylpropyl cation, trimethyl-2,2-dicyclohexylpropylammonium cation, trimethyl-2,2-dimethylpropylammonium cation, trimethyl-2,2-ethylmethylpropylammonium cation, trimethyl-2,2-ethylmethylbutylammonium cation, Trimethyl-2,2-diethylpropylammonium cation, trimethyl-2,2-dicyclopentylbutylammonium cation, trimethyl-2,2-dicyclohexylbutylammonium cation and trimethyl-2,2-diethylbutylammonium cation.

Derartige Kationen weisen in β-Stellung zum quartären Ammonium-Stickstoffatom keine Wasserstoffe auf und können somit nicht gemäß des oben genannten Hoffmann-Abbaus über eine Beta-Eliminierung und unter Bildung eines Gases zersetzt werden. Diese genannten Kationen können dabei allein oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden.such Cations point to the β-position to the quaternary Ammonium nitrogen does not absorb any hydrogens and thus can not according to the above mentioned Hoffmann degradation over a beta-elimination and decomposed to form a gas. These mentioned cations can used alone or in any combination with each other become.

Vorteilhafterweise sind die Anionen des Leitsalzes ausgewählt aus den folgenden Anionen:
Tetrafluoroborat, Hexafluorophosphat, Trifluoromethylborat F4-xB(CF3)x mit x = 1–3, Pentafluoroethylborat F4-xB(C2F5)x mit x = 1–3, Tetracyanoborat B(CN)4, Bis[1,2-benzenediolato(2)-O,O']-borat, Tris(pentafluoroethyl)trifluorophosphat (C2F5)3PF3, Bis[oxalato(2)]-borat, Dicyanamid (CN)2N und Bis(trifluoromethyl)imid (CF3)2N.Advantageously, the anions of the conducting salt are selected from the following anions:
Tetrafluoroborate, hexafluorophosphate, trifluoromethylborate F 4 -x B (CF 3 ) x where x = 1-3, pentafluoroethyl borate F 4 -x B (C 2 F 5 ) x where x = 1-3, tetracyano borate B (CN) 4 , bis [1,2-benzenediolato (2) -O, O '] borate, tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate (C 2 F 5 ) 3 PF 3 , bis [oxalato (2)] borate, dicyanamide (CN) 2 N and bis (trifluoromethyl) imide (CF 3) 2 N.

Bis[1,2-benzenediolato(2)-O,O']-borat hat die folgende Strukturformel:

Figure 00060001
Und Bis[oxalato(2)]-borat weist die folgende Struktur auf:
Figure 00060002
Bis [1,2-benzenediolato (2) -O, O '] borate has the following structural formula:
Figure 00060001
And bis [oxalato (2)] borate has the following structure:
Figure 00060002

Derartige Anionen ergeben mit Ammonium-Kationen, die in β-Stellung zum Stickstoffatom keinen Wasserstoff aufweisen, Leitsalze, die mit ausreichender Löslichkeit in den für Doppelschichtkondensatoren in Frage kommenden Lösungsmitteln löslich sind, so dass Elektrolytlösungen mit ausreichenden Leitfähigkeiten von > 5 mS/cm bei 25°C resultieren. In der Regel können Leitsalze mit den oben genannten Anionen und Kationen in einer Konzentration > 0,4 mol/l in den entsprechenden Lösungsmitteln gelöst werden.such Anions yield with ammonium cations, which in the position β to the nitrogen atom no hydrogen Conductive salts having sufficient solubility in the for double-layer capacitors suitable solvents soluble are, so that electrolyte solutions with sufficient conductivities of> 5 mS / cm at 25 ° C. In general, you can Conducting salts with the above-mentioned anions and cations in a concentration> 0.4 mol / l in the corresponding solvents solved become.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kommen als Lösungsmittel für Komponente B) Nitrile, Sulfone, Lactone und ringförmige oder offenkettige Carbonate in Frage. Diese Lösungsmittel ergeben mit den oben genannten Anionen und Kationen besonders gut geeignete Elektrolytlösungen für Doppelschichtkondensatoren.In a further embodiment The invention come as a solvent for component B) nitriles, sulfones, lactones and cyclic or open-chain carbonates in question. These solvents Especially good with the above anions and cations suitable electrolyte solutions for double-layer capacitors.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Lösungsmittel der Komponente B) ausgewählt sein aus:
Acetonitril, Ethylencarbonat, Butylencarbonat, Propylencarbonat, Sulfolan, 3-Methylsulfolan, Dimethylsulfoxid, 3-Metoxyproprionitril, Glutaronitril, Diethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, Trimethylphosphat, N-Methylpyrrolidinon, N-Methyloxazolidinon, N-Dimethylimidazolidinon, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Succinonitril, Proprionitril, Butyronitril, γ-Valerolacton und γ-Butyrolacton.In a further embodiment of the invention, the solvent of component B) may be selected from:
Acetonitrile, ethylene carbonate, butylene carbonate, propylene carbonate, sulfolane, 3-methylsulfolane, dimethyl sulfoxide, 3-metoxypropionitrile, glutaronitrile, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, trimethyl phosphate, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N-dimethylimidazolidinone, dimethylformamide, dimethylacetamide, succinonitrile, propionitrile, butyronitrile, γ-valerolactone and γ-butyrolactone.

In diesen genannten Lösungsmitteln lassen sich die Leitsalze aus den oben genannten Anionen und Kationen besonders gut lösen, mit der Folge, dass Elektrolytlösungen für Doppelschichtkondensatoren resultieren, die aufgrund der hohen Löslichkeit der Leitsalze eine hohe Leitfähigkeit von bis zu 70 mS/cm bei 25°C aufweisen und die gleichzeitig nicht der Hoffmann-Eliminierung unterliegen. Besonders bevorzugt bei diesen Lösungsmitteln sind Acetonitril, Propylencarbonat oder γ-Butyrolacton sowie deren Kombinationen.In these solvents mentioned can be the conductive salts of the above anions and cations solve it very well, with the result that electrolyte solutions for double-layer capacitors resulting from the high solubility of the conductive salts high conductivity of up to 70 mS / cm at 25 ° C and at the same time not subject to the Hoffmann elimination. Especially preferred for these solvents are acetonitrile, propylene carbonate or γ-butyrolactone and combinations thereof.

Vorteilhafterweise betragen die Konzentrationen der Leitsalze > 0,4 mol/l, weiter bevorzugt 0,5 bis 2,5 mol/l, am besten 0,8 bis 1,6 mol/l. Bei derartigen Konzentrationen von Leitsalzen lassen sich besonders hohe Leitfähigkeiten von bis zu 70 mS/cm bei 25°C erreichen.advantageously, the concentrations of the conductive salts are> 0.4 mol / l, more preferably 0.5 to 2.5 mol / l, preferably 0.8 to 1.6 mol / l. At such concentrations of Conducting salts can be particularly high conductivities of up to 70 mS / cm at 25 ° C to reach.

Vorteilhafterweise umfassen erfindungsgemäße Leitsalze nicht nur quartäre Ammonium-Kationen, die in β-Stellung zum Stickstoffatom keine Wasserstoffatome aufweisen, sondern sind gleichzeitig auch frei von quartären Ammonium-Kationen, die in β-Stellung zum Stickstoffatom Wasserstoffatome aufweisen. Derartige Elektrolytlösungen enthalten somit keine Leitsalze, die durch Hoffmann-Abbau zersetzt werden können.advantageously, include conductive salts of the invention not just quaternary Ammonium cations in the β-position to the nitrogen atom have no hydrogen atoms, but are at the same time free from quaternary Ammonium cations in the β-position to the nitrogen atom have hydrogen atoms. Such electrolyte solutions contain thus no conductive salts, which are decomposed by Hoffmann degradation can.

Gegenstand einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist auch ein elektrochemischer Doppelschichtkondensator, der eine erfindungsgemäße Elektrolytlösung enthält. Wie bereits oben besprochen, weisen derartige Kondensatoren aufgrund des fehlenden Wasserstoffatoms in Beta-Stellung zum Stickstoffatom des quartären Ammonium-Kations des Leitsalzes eine erhöhte Lebensdauer auf, da ein Abbau derartiger quartärer Ammonium-Kationen über den Hoffmann-Abbau nicht erfolgen kann.object a further embodiment the invention is also an electrochemical double-layer capacitor, containing an electrolytic solution according to the invention. As already discussed above, such capacitors have due the missing hydrogen atom in beta position to the nitrogen atom of the quaternary Ammonium cations of the conductive salt on an increased life, as a Degradation of such quaternary Ammonium cations over the Hoffmann degradation can not be done.

Ein erfindungsgemäßer Elektrolytkondensator umfasst dabei im Wesentlichen zwei Elektroden, die entweder mit einem Elektrodenmaterial hoher Oberfläche beschichtet sind oder von sich aus eine hohe Oberfläche aufweisen, z. B. Aluminiumstromkollektoren beschichtet mit Aktivkohlenstoffpulver oder Kohlenstofftücher als Elektroden. Zwischen den beiden Elektroden ist ein Separator angeordnet, der zur elektrischen Isolation der beiden Elektroden dient, zugleich porös ausgebildet ist und die Elektrolytlösung aufnehmen kann und der darüber hinaus für die Elektrolytlösung insbesondere für deren Ionen, die sich aus dem in der Elektrolytlösung gelösten Leitsalz bilden, durchlässig ist. Der Separator kann z. B. Papier, Kunststofffolie, Filz oder Gewebe aus Kunststoff oder Glasfasern aufweisen oder beliebige Kombinationen davon. Weiterhin sind auch mit Keramik beschichtete Papiere, Vliese oder Gewebe als Separator einsetzbar.One Electrolytic capacitor according to the invention essentially comprises two electrodes, either with are coated on a high surface area electrode material or of itself from a high surface have, for. B. aluminum current collectors coated with activated carbon powder or carbon towels as electrodes. Between the two electrodes is a separator arranged, for electrical insulation of the two electrodes serves, at the same time porous is formed and can absorb the electrolyte solution and the about that out for the electrolyte solution especially for whose ions, which form from the electrolyte salt dissolved in the electrolyte solution, is permeable. The separator can z. As paper, plastic film, felt or fabric made of plastic or glass fibers or any combinations from that. Furthermore, also coated with ceramic papers, nonwovens or tissue can be used as a separator.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können zur Erhöhung der Kapazität von Doppelschichtkondensatoren mehrere Elektrodenlagen und Separatorschichten alternierend übereinander gestapelt sein, beispielsweise als planarer Stapel oder noch einfacher und Platz sparender in Form eines so genannten Wickels. Nach dem Herstellen eines Stapels aus Elektroden und Separatorschichten wird dieser dann in ein Gehäuse eingebracht und mit den oben genannten Elektrolytlösungen imprägniert.at a further embodiment of the invention to increase the capacity of double layer capacitors several electrode layers and Separatorschichten alternately on top of each other be stacked, for example, as a planar stack or even easier and space-saving in the form of a so-called wrap. After this Producing a stack of electrodes and separator layers this then in a housing introduced and impregnated with the above electrolyte solutions.

Weiterhin können erfindungsgemäße Doppelschichtkondensatoren flächig ausgeformte Metalle, z. B. metallische Stromkollektoren aus Aluminium umfassen, die mit einem Elektrodenmaterial mit einer hohen Oberfläche beschichtet sind, beispielsweise Aktivkohlenstoffpulver oder Kohlenstofftücher. Das Elektrodenmaterial mit einer hohen Oberfläche weist vorteilhafterweise eine Oberfläche > 1000 m2/g oder eine Oberfläche zwischen 1000 m2/g bis 2500 m2/g auf. Die Oberflächen dieser Elektrodenmaterialien können beispielsweise mittels einer Brunauer-, Emmet- und Teller-Isotherme, der so genannten BET-Isotherme, in bekannter Weise mittels Gasadsorption berechnet werden (siehe beispielsweise das Stichwort „BET-Methode" im Römpp Chemielexikon 9. Auflage 1995 Georg Thieme Verlag Stuttgart, auf das hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird).Furthermore, double-layer capacitors according to the invention can be formed flat-shaped metals, for. For example, aluminum metallic current collectors coated with a high surface area electrode material such as activated carbon powder or carbon cloths may be used. The electrode material with a high surface advantageously has a surface area> 1000 m 2 / g or a surface area between 1000 m 2 / g and 2500 m 2 / g. The surfaces of these electrode materials can be calculated for example by means of a Brunauer, Emmet and Teller isotherm, the so-called BET isotherm in a known manner by gas adsorption (see, for example, the keyword "BET method" in Römpp Chemielexikon 9th edition 1995 Georg Thieme Verlag Stuttgart, to which reference is hereby incorporated by reference).

Doppelschichtkondensatoren, deren Elektroden ein Elektrodenmaterial mit einer hohen Oberfläche aufweist, und das Tetramethylammonium-Kation als Bestandteil der Elektrolytlösung verwendet wird, erzielen einen guten Kondensatoreffekt, da dieses Kation aufgrund seiner geringen Größe beim Laden der elektrochemischen Doppelschichtkondensatoren besonders leicht in die Poren der Elektrodenmaterialien eindringen kann.Double-layer capacitors, whose electrodes have an electrode material with a high surface area, and the tetramethylammonium cation is used as a component of the electrolytic solution will achieve a good capacitor effect because of this cation its small size at Charging the electrochemical double-layer capacitors especially can easily penetrate into the pores of the electrode materials.

Claims (11)

Elektrolytlösung für Doppelschichtkondensatoren mit folgenden Komponenten: A) zumindest ein Leitsalz, das als Kation ein quartäres Ammonium-Kation aufweist, das in β-Stellung zum Stickstoffatom keine Wasserstoffatome aufweist und dessen Anion keinen Ester einer Carbonsäure umfasst, B) zumindest ein Lösungsmittel, wobei das quartäre Ammonium-Kation ausgewählt ist aus: Trimethyl-2,2-dicyclopentylpropyl-Kation, Trimethyl-2,2-dicyclohexylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-dimethylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-ethylmethylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-ethylmethylbutylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-diethylpropylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-dicyclopentylbutylammonium-Kation, Trimethyl-2,2-dicyclohexylbutylammonium-Kation und Trimethyl-2,2-diethylbutylammonium-Kation.electrolyte solution for double-layer capacitors with the following components: A) at least one conductive salt, as Cation a quaternary Has ammonium cation in the β-position to the nitrogen atom has no hydrogen atoms and its anion no ester of a carboxylic acid includes, B) at least one solvent, in which the quaternary Ammonium cation selected is from: Trimethyl-2,2-dicyclopentylpropyl cation, trimethyl-2,2-dicyclohexylpropylammonium cation, Trimethyl-2,2-dimethylpropylammonium cation, Trimethyl-2,2-ethylmethylpropylammonium cation, Trimethyl-2,2-ethylmethylbutylammonium cation, Trimethyl-2,2-diethylpropylammonium cation, Trimethyl-2,2-dicyclopentylbutylammonium cation, trimethyl-2,2-dicyclohexylbutylammonium cation and trimethyl-2,2-diethylbutylammonium cation. Elektrolytlösung nach dem vorhergehenden Anspruch – bei der das Anion ausgewählt ist aus folgenden Anionen: – Tetrafluoroborat, Hexafluorophosphat, Trifluoromethylborat, Pentafluoroethylborat, Tetracyanoborat, Bis[1,2-benzenediolato(2)-O,O']-borat, Tris(pentafluoroethyl)trifluorophosphat, Bis[oxalato(2)]-borat, Dicyanamid und Bis (trifluoromethyl)imid.electrolyte solution according to the preceding claim - where the anion is selected from the following anions: - tetrafluoroborate, Hexafluorophosphate, trifluoromethylborate, pentafluoroethylborate, Tetracyano borate, bis [1,2-benzenediolato (2) -O, O '] borate, tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate, Bis [oxalato (2)] borate, dicyanamide and bis (trifluoromethyl) imide. Elektrolytlösung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei der das Lösungsmittel als Komponente B) ausgewählt ist aus: Nitrilen, Lactonen und ringförmigen Carbonaten.electrolyte solution according to one of the preceding claims, - at the solvent selected as component B) is made of: nitriles, lactones and ring carbonates. Elektrolytlösung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der das Lösungsmittel als Komponente B) ausgewählt ist aus: Acetonitril, Ethylencarbonat, Butylencarbonat, Propylencarbonat, Sulfolan, 3-Methylsulfolan, Dimethylsulfoxid, 3-Methoxyproprionitril, Glutaronitril, Diethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, Trimethylphosphat, N-Methylpyrrolidinon, N-Methyloxazolidinon, N,N-Dimethylimidazolidinon, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Succinonitril, Proprionitril, Butyronitril, γ-Valerolacton und γ-Butyrolacton.electrolyte solution according to one of the preceding claims, at the solvent selected as component B) is from: acetonitrile, ethylene carbonate, butylene carbonate, propylene carbonate, Sulfolane, 3-methylsulfolane, dimethyl sulfoxide, 3-methoxypropionitrile, Glutaronitrile, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, trimethyl phosphate, N-methylpyrrolidinone, N-methyl oxazolidinone, N, N-dimethylimidazolidinone, Dimethylformamide, dimethylacetamide, succinonitrile, propionitrile, Butyronitrile, γ-valerolactone and γ-butyrolactone. Elektrolytlösung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei der die Konzentration des Leitsalzes > 0,4 mol/l beträgt.electrolyte solution according to one of the preceding claims, - at the concentration of the conductive salt> 0.4 mol / l. Elektrochemischer Doppelschichtkondensator, enthaltend eine Elektrolytlösung nach einem der vorherigen Ansprüche.Electrochemical double layer capacitor containing an electrolyte solution according to one of the preceding claims. Doppelschichtkondensator nach dem vorhergehenden Anspruch, – mit zwei Elektroden und einem dazwischen angeordneten porösen Separator, der mit der Elektrolytlösung imprägniert ist.Double layer capacitor after the previous one Claim, - With two electrodes and a porous separator arranged therebetween, which is impregnated with the electrolyte solution. Doppelschichtkondensator nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei dem die zwei Elektroden flächig ausgeformte Metalle umfassen die mit einem Elektrodenmaterial mit einer hohen Oberfläche von mehr als 1000 m2/g beschichtet sind.Double-layer capacitor according to the preceding claim, - in which the two electrodes comprise flat-shaped metals which are coated with an electrode material with a high surface area of more than 1000 m 2 / g. Doppelschichtkondensator nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei dem die Oberfläche des Elektrodenmaterials > 1800 m2/g ist.Double-layer capacitor according to the preceding claim, - in which the surface of the electrode material is> 1800 m 2 / g. Doppelschichtkondensator nach einem der Ansprüche 7 bis 9, – mit zwei metallischen Folien als Elektroden, die mit einem Kohlenstoffpulver oder mit einem Kohlenstofftuch beschichtet sind.Double-layer capacitor according to one of claims 7 to 9 - With two metallic foils as electrodes, with a carbon powder or coated with a carbon cloth. Doppelschichtkondensator nach einem der Ansprüche 7 bis 10 mit dem Merkmal, dass er als Separatoren Polymerfilme, Vliese, Filze, Gewebe aus Polymeren oder Fiberglas oder Papiere umfasst.Double-layer capacitor according to one of claims 7 to 10 with the feature that it uses as separators polymer films, nonwovens, Felts, fabrics of polymers or fiberglass or papers.
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