DE102015122899A1 - Eine anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für Superkondensatoren - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft das technische Gebiet von Superkondensatoren und insbesondere eine anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für diese Superkondensatoren. Die elektrolytische Lösung enthält folgende Bestandteile: organisches Lösungsmittel, elektrolytisches Salz und anorganische Nano-Verbindungspartikel Bei dieser elektrolytischen Lösung werden die Wärmebeständigkeit und die Hochspannungsfestigkeit des hergestellten Superkondensators erhöht und seine Lebensdauer verlängert, sodass auch die Sicherheit der Superkondensatoren erhöht wird.
Description
- Technisches Feld
- Die Erfindung betrifft das technische Gebiet von Superkondensatoren und insbesondere eine anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für diese Superkondensatoren.
- Stand der Technik
- Ein elektrochemischer Kondensator ist auch als Superkondensator oder extremer Kondensator bekannt, der ein zwischen der Sekundärbatterie und dem konventionellen elektrostatischen Kondensator liegender neuartiger Energiespeicher ist und der eine höhere Energiedichte als der konventionelle elektrostatische Kondensator und eine größere Leistungsdichte als die Sekundärbatterie hat, wobei er auch die Vorteile einer hohen Leistungsdichte, einer langen Lebensdauer, einem breiten Arbeitstemperaturbereich, einer guten Zyklenfestigkeit, einer niedrigen Wartungsanforderung und einer Umweltfreundlichkeit besitzt. Er zeigt viele Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Gebieten, wie zum Beispiel Eisenbahnverkehr, Windkraft, Hybridfahrzeug, Reservestromversorgung für Elektronik usw.
- Die vorhandenen anorganischen elektrolytischen Lösungen für einen Superkondensator bestehen hauptsächlich aus organischem Lösungsmittel und organischem Salz. Das organische Lösungsmittel umfasst zum Beispiel Acetonitril und Propylencarbonat usw. und das organische Salz umfasst zum Beispiel Tetraethylammoniumtetrafluoroborat und Triethylmethylammoniumtetrafluoroborat usw. Die Arbeitsspannung beträgt normalerweise 0–2,7 V und die höchste Arbeitstemperatur beträgt 65°C. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine Spannung oberhalb von 2,7 V zur elektrochemischen Reaktion der elektrolytischen Lösung führen kann und so der normale Betrieb und die Lebensdauer des Superkondensators beeinflusst werden. Eine Temperatur oberhalb 65°C kann andererseits zu einem Anstieg des Leckstroms und einer Abnahme der Kapazität führen. Auch führt die Verdampfung der elektrolytischen Lösung zur Ausdehnung des Einzelkondensators, sodass Sicherheitsrisiken verursacht werden.
- Die elektrolytische Lösung ist feuergefährlich, wobei insbesondere die am häufigsten verwendete elektrolytische Lösung Acetonitrillösungsmittel ist und einen Acetonitril-Flammpunkt von nur 6°C besitzt. Dies führt zur beschränkten Anwendung des Superkondensators auf vielen Gebieten. Wenn der Superkondensator zum Beispiel im Eisenbahnverkehr als Energiespeicher für die Energiespeicherung und Rückgabe eingesetzt wird, dann kann ein kontinuierlicher großer Strom zum Temperaturanstieg des Superkondensators führen, sodass Sicherheitsrisiken verursacht werden. In anderen Gebieten, wie zum Beispiel Militär, ist es erforderlich, dass der Energiespeicher bei einer hohen Temperatur arbeitet. Dies beschränkt die Ausdehnung der Anwendungen des Superkondensators.
- Offenbarung der Erfindung
- Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Probleme zu lösen, indem eine anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für einen Superkondensator bereitgestellt wird.
- Um die vorgenannte Aufgabe zu lösen, wird erfindungsgemäß die folgende technische Lösung eingesetzt:
Eine anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für einen Superkondensator enthält die folgenden Bestandteile: organisches Lösungsmittel, elektrolytisches Salz und anorganische Nano-Verbindungspartikel. - Vorzugsweise sind die anorganischen Nano-Verbindungspartikel Nano-Magnesia, Nano-Aluminiumoxid oder Nano-Siliziumoxid.
- Vorzugsweise haben die anorganischen Nano-Verbindungspartikel einen Massenanteil von 0,01–5% bezogen auf die elektrolytische Lösung.
- Vorzugsweise ist das elektrolytische Salz Tetraethylammoniumtetrafluoroborat, Tetramethylammoniumtetrafluoroborat, Triethylmethylammoniumtetrafluoroborat, N,N-ethylpyrrolidiniumammoniumtetrafluoroborat, N-methyl-N-ethylpyrrolidiniumammoniumtetrafluoroborat, N,N-dimethylpyrrolidiniumammoniumtetrafluoroborat, oder 5-azacyclospiro-[4,4]nonanammoniumtetrafluoroborat.
- Vorzugsweise ist das organische Lösungsmittel Acetonitril, Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Dimethylcarbonat, γ-Butyrolacton, Butylencarbonat oder Diethylcarbonat.
- Vorzugsweise haben die anorganischen Nano-Verbindungspartikel einen Partikeldurchmesser von 20–100 nm.
- Vorzugsweise sind die anorganischen Nano-Verbindungspartikel vor ihrer Zugabe in die elektrolytische Lösung modifiziert.
- Vorzugsweise umfasst die Modifizierung der anorganischen Nano-Verbindungspartikel die folgenden Schritte: eine Mischflüssigkeit aus Methanal und Ethylether im Volumenverhältnis von 1:2 wird in einen Heizcontainer eingebracht, wobei das Festkörper-Flüssigkeit-Verhältnis von anorganischen Nano-Verbindungspartikel und Methanal, Ethylether bei 1 g:5 ml liegt und die Mischung mit einem Magnetrührwerk auf 45°C erhitzt wird und anorganische Nano-Verbindungspartikel bei einem kontinuierlichen Rühren eingebracht werden und dann Triethanolamin mit einer Masse, die der 3-fachen Masse der anorganischen Nano-Verbindungspartikel entspricht, nach Rühren für 30 Minuten eingebracht wird und Hexamethoxymethylmelamin wird mit einer Masse, die der 5-fachen der Masse von anorganischen Nano-Verbindungspartikel entspricht, nach weiterem Rühren für 45 Minuten eingebracht wird und Silikonöl mit einer Zugabemenge 30% vom Hexamethoxymethylmelamin in den Heizcontainer eingebracht und auf 75°C erhitzt. Anschließend wird Stearamid mit einer Masse 20% der Masse der anorganischen Nano-Verbindungspartikel eingebracht und einer Reaktion für 2 Stunden unterzogen und auf 50°C abgekühlt. Dann werden Graphen, Mikroglaskugeln und Natriumdibutylnaphthalenesulfonat eingebracht, wobei die Zugabemenge von Graphen, Mikroglaskugeln und Natriumdibutylnaphthalenesulfonat der 3-fachen Masse von anorganischen Nano-Verbindungspartikel entspricht und wobei das Massenverhältnis von Graphen, Mikroglaskugeln und Natriumdibutylnaphthalenesulfonat bei 1:2:1 liegt. Es wird dann auf 120°C erhitzt und für 50 Minuten gerührt, wobei Natriumhydroxid mit derselben Masse wie die anorganischen Nano-Verbindungspartikel eingebracht wird und bei dieser Temperatur für 15 Minuten behalten wird. Dann wird abgekühlt, getrocknet und bei einer Temperatur von 750°C in einem Muffelofen für 2 Stunden gebrannt. Nach dem Herausnahme wird auf 65°C abgekühlt und dann im n-Butanol für 10 Minuten stehen gelassen, dann gefiltert und der Feststoff mit reinem Alkohol 10-Mal gereinigt und in einem Vakuumtrockenschrank bei verschieden Temperaturen getrocknet und gemahlen, wodurch modifizierte anorganische Nano-Verbindungspartikel erhalten werden, wobei die verschiedene Temperaturen jeweils 60°C, 100°C und 155°C sind, und die Zeiten 45 Minuten betragen.
- In der technischen Lösung der Erfindung sind zum Erhöhen der Dispergierbarkeit der anorganischen Nano-Verbindungspartikel in der elektrolytischen Lösung und zum Erhöhen der Sicherheit der elektrolytischen Lösung die anorganischen Nano-Verbindungspartikel vor ihrer Zugabe in die elektrolytische Lösung modifiziert. Graphen ist ein neuartiges Material, das eine aus Kohlenstoffatomen zusammengesetzte plattenförmige Einzelschichtstruktur besitzt und es hat Eigenschaften, wie zum Beispiel eine hohe Festigkeit, einen großen spezifischen Oberflächenbereich, eine hohe chemische Reaktionsfähigkeit und eine hohe Füllbarkeit. Die Mikroglaskugeln haben eine geeignete Granularität, eine gute Liquidität und eine hohe Dispergierbarkeit und können die anorganischen Nano-Verbindungspartikel gleichmäßig in der elektrolytischen Lösung dispergieren. Das Natriumdibutylnaphthalenesulfonat kann Ladung auf der Oberfläche der anorganischen Nano-Verbindungspartikel erzeugen und eine elektrische Doppelschicht neben den Partikel bilden, eine elektromotorische Kraft erzeugen und das elektrischen Potential auf der Oberfläche der Partikel erhöhen. Zugleich wird Stearamid zugegeben, um die Grenzflächenspannung der Partikel und der elektrolytischen Lösung zu verringern, sodass sich der Kontaktwinkel verkleinert und die Benetzbarkeit erhöht, wobei die abstoßende Wirkung des durch die elektrolytische Lösung geformten Films verstärkt wird.
- Vorzugsweise umfasst die Modifizierung der anorganischen Nano-Verbindungspartikel die folgenden Schritte:
- (1). anorganische Nano-Verbindungspartikel, eine Lösung von Dimethylformamid mit einer Massenkonzentration von 30–50% und eine Säurelösung im Festkörper-Flüssigkeit-Verhältnis von 1 g:25–30 ml:10–12 ml werden gemischt und bei einer Temperatur von 65–85°C für 30–50 Minuten gerührt und so gemischt. Dann wird gefiltert und jeweils mit Wasser und reinem Alkohol gereinigt und bei 130–150°C im Vakuum für 30–60 Minuten getrocknet, wodurch primär modifizierte anorganische Nano-Verbindungspartikel erhalten werden:
- (2). die primär modifizierte anorganische Nano-Verbindungspartikel und eine chemische Scherungsflüssigkeit im Festkörper-Flüssigkeit-Verhältnis von 1 g:15–30 ml werden gemischt, auf 230–260°C erhitzt und einer hydrothermalen Reaktion für 4–6 Stunden unterzogen, dann abgekühlt und mit Wasser gereinigt, wobei sekundär modifizierte anorganische Nano-Verbindungspartikel erhalten werden;
- (3). die sekundär modifizierten anorganischen Nano-Verbindungspartikel und eine Perchlorsäure mit einer Massenkonzentration von 50–60% im Festkörper-Flüssigkeit-Verhältnis von 1 g:20–30 ml werden homogen gemischt und auf 90–150°C erhitzt und für 24 Stunden gehalten, dann abgekühlt, gefiltert, gereinigt und im Vakuum getrocknet, wodurch modifizierte anorganische Nano-Verbindungspartikel erhalten werden.
- In der vorliegenden Erfindung werden im Schritt (1) die anorganischen Nano-Verbindungspartikel, eine Lösung von Dimethylformamid mit einer Massenkonzentration von 30–50% und eine Säurelösung gemischt und zugleich gerührt, um die Kontaktfläche zwischen den anorganischen Nano-Verbindungspartikel und der Flüssigkeit zu erhöhen, sodass die anorganischen Nano-Verbindungspartikel homogen dispergiert werden. Ein besonderes Lösungsmittelsystem aus Dimethylformamid mit einer Massenkonzentration von 30–50% und der Säurelösung ermöglicht es, dass die anorganischen Nano-Verbindungspartikel in dem System gleichmäßiger verteilt werden und so die Agglomeration der anorganischen Nano-Verbindungspartikel vermieden wird.
- In Schritt (1) werden die anorganischen Nano-Verbindungspartikel zunächst homogen dispergiert, sodass dies die Scherung im Schritt (2) erleichtert. Die im Schritt (1) homogen dispergierten anorganischen Nano-Verbindungspartikel werden einer hydrothermalen Reaktion mit der erfindungsgemäßen chemischen Scherungsflüssigkeit unterzogen, sodass die anorganischen Nano-Verbindungspartikel wirksam abgeschnitten werden und homogenisierte anorganische Nano-Verbindungspartikel mit verhältnismäßig gleichmäßiger Länge (eine Länge von ca. 100–150 nm) erhalten werden. Derartige anorganische Nano-Verbindungspartikel können bei der Verwendung im Elektrodenmaterial eine bessere elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit erzielen und dies auch bei einer geringen Menge.
- In Schritt (3) werden die im Schritt (2) erhaltenen gleichmäßigen anorganischen Nano-Verbindungspartikel einer hydrothermalen Reaktion in Perchlorsäure unterzogen. Die Moleküle der Perchlorsäure können die anorganischen Nano-Verbindungspartikel interkalieren und schwellen, sodass die anorganischen Nano-Verbindungspartikel voneinander getrennt werden und eine hohe Reaktionsfähigkeit auf ihrer Oberfläche freigelegt werden, wobei die kohlenartigen Nebenprodukte selektiv funktionalisiert werden. Ähnlich wie ein Tensid haben sie eine amphipathische Eigenschaft, die die Dispergierung der anorganischen Nano-Verbindungspartikel erleichtert, sodass die Homogenität der anorganischen Nano-Verbindungspartikel in der elektrolytischen Lösung im Wesentlichen erhöht wird.
- Vorzugsweise ist die Säurelösung ein Gemisch aus konzentrierter Salpetersäure mit einer Massenkonzentration von 70% und konzentrierter Schwefelsäure mit einer Massenkonzentration von 98% im Volumenverhältnis von 1–2:1.
- Vorzugsweise ist die chemische Scherungsflüssigkeit ein Gemisch aus Natriummolybdatlösung mit einer Konzentration von 0,5–0,8 mol/l und Silikomolybdsäurelösung mit einer Konzentration von 0,3–0,5 mol/l im Volumenverhältnis von 1:1.
- Im Vergleich zum Stand der Technik hat die Erfindung die folgenden Vorteile: die Wärmebeständigkeit und die Hochspannungsfestigkeit des hergestellten Superkondensators wird erhöht. Ferner wird die Lebensdauer verlängert, sodass die Sicherheit des Superkondensators erhöht wird.
- Ausführungsformen der Erfindung
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
- Soweit nichts anders angegeben, sind die in den Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendeten Rohstoffe die in diesem technischen Gebiet üblichen Rohstoffe und soweit nicht anders angegeben sind die in den Ausführungsbeispielen verwendeten Verfahren die in diesem technischen Gebiet üblichen Verfahren.
- Ausführungsbeispiel 1
- Siliziumoxid-Partikel mit einem Partikeldurchmesser von 20–30 nm werden im Massenverhältnis von 0,1% in eine organische elektrolytische Tetraethylammoniumtetrafluoroborat/Acetonitril-Systemlösung mit 1 mol/l eingebracht und gleichmäßig gerührt. Der mittels der elektrolytischen Lösung hergestellte Superkondensator besitzt 95% der spezifischen Kapazität und das 1,2-fache des Innenwiderstandes der elektrolytischen Lösung, ohne anorganische Nanopartikel. Durch eine Schwebeladung bei 80°C und 2,85 V für 2 Monate wurde 86% der Kapazität beibehalten und der Innenwiderstand um 61% gesteigert.
- Ausführungsbeispiel 2
- Aluminiumoxid-Partikel mit einem Partikeldurchmesser von 50–100 nm werden im Massenverhältnis von 0,05% in eine organische elektrolytische Triethylmethylammoniumtetrafluoroborat/Acetonitril-Systemlösung von 1 mol/l eingebracht und gleichmäßig gerührt. Der mittels der elektrolytischen Lösung hergestellte Superkondensator besitzt 97% der spezifischen Kapazität und das 1,15-fache des Innenwiderstandes der elektrolytischen Lösung, ohne anorganische Nanopartikel. Durch eine Schwebeladung bei 80°C und 2,85 V für 2 Monate wurde 84% der Kapazität beibehalten und der Innenwiderstand um 70% gesteigert.
- Ausführungsbeispiel 3
- Magnesia-Partikel mit einem Partikeldurchmesser von 30–50 nm werden im Massenverhältnis von 1% in eine organische elektrolytische 5-azacyclospiro-[4,4]nonanammoniumtetrafluoroborat/Acetonitril-Systemlösung mit 1 mol/l eingebracht und gleichmäßig gerührt. Der mittels der elektrolytischen Lösung hergestellte Superkondensator besitzt 98% der spezifischen Kapazität und das 1,2-fache des Innenwiderstandes der elektrolytischen Lösung, ohne anorganische Nanopartikel. Durch eine Schwebeladung bei 80°C und 2,85 V für 2 Monate wurde 89% der Kapazität beibehalten und der Innenwiderstand um 65% gesteigert.
- Ausführungsbeispiel 4
- Aluminiumoxid-Partikel mit einem Partikeldurchmesser von 30–50 nm werden im Massenverhältnis von 1% in eine organische elektrolytische 5-azacyclospiro-[4,4]nonanammoniumtetrafluoroborat/Acetonitril-Systemlösung mit 1 mol/l eingebracht und gleichmäßig gerührt. Der mittels der elektrolytischen Lösung hergestellte Superkondensator besitzt 98% der spezifischen Kapazität und das 1,1-fache des Innenwiderstandes der elektrolytischen Lösung, ohne anorganische Nanopartikel. Durch eine Schwebeladung bei 80°C und 2,85 V für 2 Monate wurde 88% der Kapazität beibehalten und der Innenwiderstand um 68% gesteigert.
- Ausführungsbeispiel 5
- Die anorganischen Nano-Verbindungspartikel werden vor ihrer Zugabe in die elektrolytische Lösung durch die folgenden Schritte modifiziert: eine Mischflüssigkeit aus Methanal und Ethylether im Volumenverhältnis von 1:2 wird in einen Heizcontainer eingebracht, wobei das Festkörper-Flüssigkeit-Verhältnis von Nano-Siliziumoxid und Methanal, Ethylether bei 1 g:5 ml liegt. Es wird sodann mit einem Magnetrührwerk auf 45°C erhitzt und Nano-Siliziumoxid bei kontinuierlichem Rühren eingebracht. Dann wird Triethanolamin mit der 3-fachen Masse der Masse von Nano-Siliziumoxid nach Rühren für 30 Minuten eingebracht und Hexamethoxymethylmelamin mit einer 5-fachen Masse der Masse von Nano-Siliziumoxid nach weiterem Rühren für 45 Minuten eingebracht und Silikonöl mit einer Zugabemenge von 30% von Hexamethoxymethylmelamin in den Heizcontainer eingebracht und auf 75°C erhitzt. Dann wird Stearamid mit einer Masse von 20% der Masse von Nano-Siliziumoxid eingebracht und einer Reaktion für 2 Stunden unterzogen und auf 50°C abgekühlt. Dann werden Graphen, Mikroglaskugeln und Natriumdibutylnaphthalenesulfonat eingebracht, wobei die Zugabemenge von Graphen, Mikroglaskugeln und Natriumdibutylnaphthalenesulfonat der 3-fachen der Masse von Nano-Siliziumoxid entspricht und wobei das Massenverhältnis von Graphen, Mikroglaskugeln und Natriumdibutylnaphthalenesulfonat bei 1:2:1 liegt. Es wird sodann auf 120°C erhitzt und für 50 Minuten gerührt und Natriumhydroxid mit derselben Masse wie die des Nano-Siliziumoxids eingebracht, wobei diese Temperatur für 15 Minuten behalten wird. Es wird dann abgekühlt, getrocknet und bei einer Temperatur von 750°C in einem Muffelofen für 2 Stunden gebrannt, dann herausgebracht und auf 65°C abgekühlt und dann in n-Butanol für 10 Minuten stehen gelassen. Sodann wird gefiltert und der Feststoff mit reinem Alkohol 10-Mal gereinigt und in einem Vakuumtrockenschrank bei verschieden mehreren Temperaturen getrocknet und gemahlen, wobei modifiziertes Nano-Siliziumoxid erhalten wird. Die Temperaturen betragen jeweils 60°C, 100°C und 155°C und die Zeiten 45 Minuten.
- Siliziumoxid-Partikel mit einem Partikeldurchmesser von 20–30 nm werden im Massenverhältnis von 0,1% in eine organische elektrolytische Tetraethylammoniumtetrafluoroborat/Acetonitril-Systemlösung mit 1 mol/l eingebracht und gleichmäßig gerührt. Der mittels der elektrolytischen Lösung hergestellte Superkondensator besitzt 95% der spezifischen Kapazität und das 1,2-fache des Innenwiderstandes der elektrolytischen Lösung, ohne anorganische Nanopartikel. Durch eine Schwebeladung bei 80°C und 2,85 V für 2 Monate wurde 86% der Kapazität beibehalten und der Innenwiderstand um 61% gesteigert.
- Ausführungsbeispiel 6
- Das Nano-Aluminiumoxid wird durch die folgenden Schritte modifiziert:
- (1). Nano-Aluminiumoxid, eine Lösung von Dimethylformamid mit einer Massenkonzentration von 30–50% und eine Säurelösung im Festkörper-Flüssigkeit-Verhältnis von 1 g:25–30 ml:10–12 ml werden gemischt und bei einer Temperatur von 65–85°C für 30–50 Minuten gerührt. Anschließend wird gefiltert und jeweils mit Wasser und reinem Alkohol gewaschen und bei 130–150°C im Vakuum für 30–60 Minuten getrocknet, wodurch ein primär modifiziertes Nano-Aluminiumoxid erhalten wird;
- (2). das primär modifizierte Nano-Aluminiumoxid und eine chemische Scherungsflüssigkeit im Festkörper-Flüssigkeit-Verhältnis von 1 g:15-30 ml werden gemischt, auf 230–260°C erhitzt und einer hydrothermalen Reaktion für 4–6 Stunden unterzogen. Sodann wird abgekühlt und mit Wasser gereinigt, wodurch ein sekundär modifiziertes Nano-Aluminiumoxid erhalten wird;
- (3). das sekundär modifizierte Nano-Aluminiumoxid und Perchlorsäure mit einer Massenkonzentration von 50–60% im Festkörper-Flüssigkeit-Verhältnis von 1 g:20-30 ml werden homogen gemischt, auf 90–150°C erhitzt und für 24 Stunden gehalten. Anschließend wird abgekühlt, gefiltert, gereinigt und im Vakuum getrocknet, wodurch ein modifiziertes Nano-Aluminiumoxid erhalten wird, wobei die Säurelösung ein Gemisch aus konzentrierter Salpetersäure mit einer Massenkonzentration von 70% und konzentrierter Schwefelsäure mit einer Massenkonzentration von 98% im Volumenverhältnis von 1:1 ist. Die chemische Scherungsflüssigkeit ist ein Gemisch aus Natriummolybdatlösung mit einer Konzentration von 0,5 mol/l und Silikomolybdsäurelösung mit einer Konzentration von 0,3 mol/l im Volumenverhältnis von 1:1.
- Aluminiumoxid-Partikel mit einem Partikeldurchmesser von 30–50 nm werden im Massenverhältnis von 1% in eine organische elektrolytische 5-azacyclospiro-[4,4]nonanammoniumtetrafluoroborat/Acetonitril-Systemlösung mit 1 mol/l eingebracht und gleichmäßig gerührt. Der mittels der elektrolytischen Lösung hergestellte Superkondensator besitzt 98% der spezifischen Kapazität und das 1,1-fache des Innenwiderstandes der elektrolytischen Lösung, ohne anorganische Nanopartikel. Durch eine Schwebeladung bei 80°C und 2,85 V für 2 Monate wurde 88% der Kapazität beibehalten und der Innenwiderstand um 68% gesteigert
Claims (11)
- Anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für Superkondensatoren, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolytische Lösung folgende Bestandteile enthält: organisches Lösungsmittel, elektrolytisches Salz und anorganische Nano-Verbindungspartikel.
- Anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für Superkondensatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganischen Nano-Verbindungspartikel Nano-Magnesia, Nano-Aluminiumoxid oder Nano-Siliziumoxid sind.
- Anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für Superkondensatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganischen Nano-Verbindungspartikel einen Massenanteil von 0,01–5% in Bezug auf die elektrolytische Lösung aufweisen.
- Anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für Superkondensatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrolytische Salz Tetraethylammoniumtetrafluoroborat, Tetramethylammoniumtetrafluoroborat, Triethylmethylammoniumtetrafluoroborat, N,N-dimethylpyrrolidiniumammoniumtetrafluoroborate, N,N-ethylpyrrolidiniumammoniumtetrafluoroborat, N-methyl-N-ethylpyrrolidiniumammoniumtetrafluoroborat, N,N-dimethylpyrrolidiniumammoniumtetrafluoroborate oder 5-azacyclospiro-[4,4]nonanammoniumtetrafluoroborat ist.
- Anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für Superkondensatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Lösungsmittel Acetonitril, Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Dimethylcarbonat, γ-Butyrolacton, Butylencarbonat oder Diethylcarbonat ist.
- Anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für Superkondensatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganischen Nano-Verbindungspartikel einen Partikeldurmesser von 20–100 nm haben.
- Anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für Superkondensatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganischen Nano-Verbindungspartikel vor ihrer Zugabe in die elektrolytische Lösung modifiziert sind.
- Anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für Superkondensatoren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifizierung der anorganischen Nano-Verbindungspartikel die folgenden Schritte umfasst: eine Mischflüssigkeit aus Methanal und Ethylether im Volumenverhältnis von 1:2 wird in einen Heizcontainer eingebracht, wobei das Festkörper-Flüssigkeit-Verhältnis von anorganischen Nano-Verbindungspartikel und Methanal, Ethylether bei 1 g:5 ml liegt, wobei die Flüssigkeit mit einem Magnetrührwerk auf 45°C erhitzt wird, wobei anorganische Nano-Verbindungspartikel bei kontinuierlichem Rühren eingebracht werden und dann Triethanolamin mit einer 3-facher Masse der Masse der anorganischen Nano-Verbindungspartikel nach Rühren für 30 Minuten eingebracht wird, wobei Hexamethoxymethylmelamin mit einer 5-facher Masse der Masse der anorganischen Nano-Verbindungspartikel nach weiterem Rühren für 45 Minuten eingebracht wird, wobei Silikonöl mit einer Zugabemenge 30% des Hexamethoxymethylmelamins in den Heizcontainer eingebracht und auf 75°C erhitzt wird, wobei dann Stearamid mit einer Masse von 20% der Masse der anorganischen Nano-Verbindungspartikel eingebracht wird und einer Reaktion für 2 Stunden unterzogen und auf 50°C abgekühlt wird, wobei anschließend Graphen, Mikroglaskugeln und Natriumdibutylnaphthalenesulfonat eingebracht werden, wobei die Zugabemenge von Graphen, Mikroglaskugeln und Natriumdibutylnaphthalenesulfonat der 3-facher Masse der Masse der anorganischen Nano-Verbindungspartikel beträgt und wobei das Massenverhältnis von Graphen, Mikroglaskugeln und Natriumdibutylnaphthalenesulfonat bei 1:2:1 liegt, und sodann auf 120°C erhitzt und für 50 Minuten gerührt wird und Natriumhydroxid mit derselben Masse wie die der anorganischen Nano-Verbindungspartikel eingebracht wird und diese Temperatur für 15 Minuten behalten wird, wobei danach abgekühlt, getrocknet und bei einer Temperatur von 750°C in einem Muffelofen für 2 Stunden gebrannt wird und nach Herausnahme auf 65°C abgekühlt wird und dann in n-Butanol für 10 Minuten stehen gelassen wird, dann gefiltert und der Feststoff mit reinem Alkohol 10-Mal gereinigt wird und anschließend in einem Vakuumtrockenschrank bei verschiedenen Temperaturen getrocknet wird und dann gemahlen wird, wodurch modifizierte anorganische Nano-Verbindungspartikel erhalten werden, wobei die verschiedenen Temperaturen jeweils 60°C, 100°C und 155°C und die Zeiten alle 45 Minuten betragt.
- Anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für Superkondensatoren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifizierung der anorganischen Nano-Verbindungspartikel die folgenden Schritte umfasst: (1). anorganische Nano-Verbindungspartikel, eine Lösung von Dimethylformamid mit einer Massenkonzentration von 30–50% und eine Säurelösung im Festkörper-Flüssigkeit-Verhältnis von 1 g:25–30 ml:10–12 ml werden gemischt, bei einer Temperatur von 65–85°C für 30–50 Minuten gerührt, dann gefiltert und jeweils mit Wasser und reinem Alkohol gereinigt und bei 130–150°C im Vakuum für 30–60 Minuten getrocknet, wodurch primär modifizierte anorganische Nano-Verbindungspartikel erhalten werden; (2). die primär modifizierten anorganischen Nano-Verbindungspartikel und eine chemische Scherungsflüssigkeit im Festkörper-Flüssigkeit-Verhältnis von 1 g:15–30 ml werden gemischt und auf 230–260°C erhitzt und einer hydrothermalen Reaktion für 4–6 Stunden unterzogen, dann abgekühlt und mit Wasser gereinigt, wodurch sekundär modifizierte anorganische Nano-Verbindungspartikel erhalten werden; (3). die sekundär modifizierten anorganischen Nano-Verbindungspartikel und Perchlorsäure mit einer Massenkonzentration von 50–60% im Festkörper-Flüssigkeit-Verhältnis von 1 g:20–30 ml werden homogen gemischt, auf 90–150°C erhitzt und für 24 Stunden gehalten, dann abgekühlt, gefiltert, gereinigt und im Vakuum getrocknet, wodurch modifizierte anorganische Nano-Verbindungspartikel erhalten werden.
- Anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für Superkondensatoren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Säurelösung ein Gemisch aus konzentrierter Salpetersäure mit einer Massenkonzentration von 70% und konzentrierter Schwefelsäure mit einer Massenkonzentration von 98% im Volumenverhältnis von 1–2:1 ist.
- Anorganische Nanopartikel enthaltende elektrolytische Lösung für Superkondensatoren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Scherungsflüssigkeit ein Gemisch aus Natriummolybdatlösung mit einer Konzentration von 0,5–0,8 mol/l und Silikomolybdsäurelösung mit einer Konzentration von 0,3–0,5 mol/l im Volumenverhältnis von 1:1 ist.
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