KR20160016741A - 전해액 용질, 전해액 및 고전압 슈퍼 커패시터 - Google Patents
전해액 용질, 전해액 및 고전압 슈퍼 커패시터 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 전기화학 영역에 관한 것으로, 구체적으로 고전압 슈퍼 커패시터에 사용되는 전해액 용질과 전해액 및 상기 전해액을 사용하는 고전압 슈퍼 커패시터에 관한 것이다. 상기 전해액 용질의 음이온은 테트라플루오로보레이트，헥사플루오로포스페이트，비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드，비스(트리플루오로메틸설포닐)메틸 및 퍼플루오로알킬 설포네이트 중에서 선택된 하나 이상일 수 있고, 양이온은 N-메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄，N,N-디메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄，N-메틸-1-아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄 중의 하나 이상일 수 있다. 본 발명의 전해액 용질로 배합 제조한 전해액을 사용하여 제조된 고전압 슈퍼 커패시터는, 2.7V 내지 3.2V의 전압 하에서 장시간 동안 안정적으로 작동할 수 있으므로, 에너지 밀도를 크게 향상시키고, 고 출력 밀도의 특성을 유지할 뿐만 아니라, 작동 수명도 연장된다.
Description
본 발명은 전기화학 영역에 관한 것으로, 구체적으로 고전압 슈퍼 커패시터에 사용되는 전해액 용질과 전해액 및 상기 전해액을 사용하는 고전압 슈퍼 커패시터에 관한 것이다.
슈퍼 커패시터는 골드 커패시터 또는 전기 화학 커패시터라고도 칭하는데 이는 이온 흡착(전기 이중층 커패시터) 또는 표면의 빠른 산화환원 반응(슈도 커패시터)으로 에너지를 저장한다. 슈퍼 커패시터는 배터리와 기존의 정전 커패시터 사이에 개재된 신규한 에너지 저장 장치이다. 슈퍼 커패시터에 의해 저장되는 전하의 수는 기존의 전해 커패시터의 전하의 수의 수백 배 내지 수천 배에 달하고 단 몇 초 사이에 완전한 충방전이 가능하며 배터리보다 훨씬 높은 공률(power)의 입출력을 구비하고, 더불어 더 짧은 시간 안에 그러한 공률의 입출력에 도달할 수 있다. 동시에, 슈퍼 커패시터는 충방전 시간이 짧고 저장 수명이 길며 안정성이 높고 작동 온도 범위(-40℃~70℃)가 넓다는 장점을 가지고 있으므로, 소비계 전자제품 영역, 신 에너지 발전 시스템 영역, 분포식 에너지 저장 시스템 영역, 스마트 분포식 전기 그리드 시스템 영역, 신 에너지 자동차 등의 교통 영역, 에너지 절약 리프트 및 크레인 등의 적재 영역, 전자기 폭탄 등의 군 장비 영역과 모션 컨트롤 영역 등 분야에 광범위하게 사용될 뿐만 아니라 신 에너지 발전, 스마트 전기 그리드, 신 에너지 자동차, 에너지 절약 건축, 공업에서의 에너지 절약과 오염물 배출 감소 등 다양한 영역에 관한 것으로서 표준적이고 폭넓은 저탄소 경제 핵심 제품에 속한다.
전기화학 배터리와 비교하면, 슈퍼 커패시터의 에너지 밀도가 더 낮고 작동 전압이 더 낮은 단점은 슈퍼 커패시터의 하이브리드 자동차, 전기 자동차에서의 사용을 크게 제한한다. 슈퍼 커패시터의 에너지 저장 공식은 E=CV2/2이므로 슈퍼 커패시터의 작동 전압을 향상시키면 슈퍼 커패시터의 에너지 밀도를 효과적으로 향상시킬 수 있다. 그러나 현재 상업화된 슈퍼 커패시터 전해액은, 2.7V를 초과하는 전압하에서 작동 할 경우 전해액의 전기화학적 분해를 초래하여 커패시터의 내압력이 현저하게 증가되어 전기화학 성능이 눈에 띄게 감소되므로 최종적으로 커패시터의 효력을 상실하게 된다.
전해액의 분해 전압은 커패시터의 작동 전압을 결정한다. 따라서 고전압 슈퍼 커패시터에 의해 사용되는 전해액을 연구 개발하는 것을 통하여 슈퍼 커패시터의 애로를 효과적으로 해결하고, 특히는 내전압이 더 높은 용질을 찾으며, 더불어 슈퍼 커패시터의 높은 내전압과 긴 수명 간의 양호한 균형을 한층 더 실현할 수 있다. 중국 특허공개번호CN100536048C는, N,N-디할로 알킬-1,4-바이사이클로옥테인 암모늄 테트라플루오로보레이트와 기존의 테트라에틸암모늄 테트라플루오로보레이트(Et4NBF4)의 혼합물을 함유한 슈퍼 커패시터 전해액을 개시하고 있다. 상기 슈퍼 커패시터 전해액은 비록 일정한 높은 내압성을 구비하고 있으나, 슈퍼 커패시터의 수명 특성에 대하여 설명하지 않았다. 중국 특허공개번호 CN101809693A에 명시된 바, 기존의 Et4NBF4의 아세토니트릴(AN) 용액에 각종 산성 제거제를 첨가하여 커패시터의 내압력의 증가 속도를 지연시키는 것을 통하여 슈퍼 커패시터의 작동 전압을 향상시키는 목적을 달성하는데, 이러한 방법은 슈퍼 커패시터의 사용 초기에는 일정한 효과를 얻을 수 있지만 사용 수명이 길어짐에 따라 커패시터의 전기화학 성능이 현저하게 악화되므로 수명 특성은 여전히 향상될 필요가 있다.
이 점을 감안하여, 본 발명은 고전압 슈퍼 커패시터에 사용되는 전해액 용질 및 그 전해액과 슈퍼 커패시터를 제공하여 슈퍼 커패시터의 에너지 밀도를 향상시키는 동시에 슈퍼 커패시터의 사용 수명을 연장하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 사용된 과제 해결 수단은 하기 구조식 1, 구조식 2 및 구조식 3 중의 하나 이상의 화학 구조식을 갖는 전해액 용질을 제공하는 것이다.
구조식 1 구조식 2 구조식 3
상기 식에서, R, R1, R2, R3 및 R4는 각각 1개 내지 5개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기이고(쌍을 지어 고리를 형성할 수 있음),-A는 음이온이며, n과 m은 고리 상의 치환기 개수로서, n은 0 내지 6의 정수이고, m은 0 내지 7의 정수이다.
더욱이, 상기 전해액 용질의 양이온은,
N-메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄，
N-에틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄，
N, N-디메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄，
N-메틸-N-에틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄，
N, N-디에틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄，
N-메틸-1-아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄 및
N-에틸-1-아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄 중의 하나 이상이다.
더욱이, 상기의 전해액 용질의 양이온은, N-메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄，N, N-디메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄 및 N-메틸-1-아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄 중의 하나 이상이다.
더욱이, 상기의 전해액 용질의 음이온은, 테트라 플루오로보레이트，헥사플루오로포스페이트，비스(플루오로설포닐)이미드，비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드，비스(트리플루오로메틸설포닐)메틸 및 퍼플루오로알킬설포네이트 중의 하나 이상이다.
더욱이, 상기의 전해액 용질의 음이온은 테트라 플루오로보레이트이다.
더욱이, 상기 고전압 슈퍼 커패시터는, 2.7V 내지3.2V의 충전 차단 전압을 가지는 슈퍼 커패시터를 의미한다.
본 발명의 다른 과제 해결 수단은, 고전압 슈퍼 커패시터에 사용되고, 용매 및, 상술한 바와 같은 전해액 용질을 함유하는 용질을 포함하는 전해액을 제공한다.
더욱이, 상기 전해액에 있어서, 상기 용매는 니트릴, 에테르, 아미드, 에스테르 및 설폰계 용매 중의 하나이거나, 둘 이상의 혼합 용매이다.
더욱이, 상기 전해액 중의 용매는 아세토니트릴，프로피오니트릴，부티로니트릴，메톡시프로피오니트릴，에틸렌 카보네이트，디메틸 카보네이트，프로필렌 카보네이트，γ-부티로락톤，γ-발레로락톤，1,3-프로판 설톤，1,4-부탄 설톤，술포란，메틸 에틸 설폰，디메틸 설폰，디에틸 설폰，디메틸 설폭사이드，디에틸 설폭사이드 및 테트라메틸렌 설폭사이드 중의 하나 이거나, 둘 이상의 혼합 용매이다.
본 발명의 또 다른 하나의 과제 해결 수단은 전해액; 및 상기 전해액에 침지되고 2개의 집전극 및 2개의 집전극 가운데에 설치된 세퍼레이터를 포함하며, 2개의 집전극에 활성탄이 부착되는, 배터리 코어를 포함하는 고전압 슈퍼 커패시터를 제공한다. 상기 전해액 용질은 A를 함유하고, 상기 A는 구조식 1, 구조식 2 및 구조식 3의 화학 구조식을 갖는 물질 중의 하나 이상이며, 여기서 R, R1, R2, R3 및 R4는 각각 1개 내지 5개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기이고, -A는 음이온이며, n과 m은 고리 상의 치환기 개수로서, n은 0 내지 6의 정수이고, m은 0 내지 7의 정수이다.
상술한 과제 해결 수단에 있어서, 상기 전해액 내의 A의 농도는 0.05 내지 2.0 mol/L이고, 바람직하게는 0.5 내지 1.5 mol/L이다.
더욱이, 상기 고전압 슈퍼 커패시터에서, A의 양이온은 N-메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄，N, N-디메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄 및 N-메틸-1-아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄 중의 하나 이상이다.
더욱이, 상기 고전압 슈퍼 커패시터에서, 상기 음이온은 테트라플루오로보레이트，헥사플루오로포스페이트，비스(플루오로설포닐)이미드，비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드，비스(트리플루오로메틸설포닐)메틸 및 퍼플루오로알킬설포네이트 중의 하나 이상이다.
더욱이, 상기 고전압 슈퍼 커패시터에서, 상기 용매는 아세토니트릴，프로피오니트릴，부티로니트릴，메톡시프로피오니트릴，에틸렌카보네이트，디메틸카보네이트，프로필렌카보네이트，γ-부티로락톤，γ-발레로락톤，1,3-프로판설톤，1,4-부탄설톤，술포란，메틸에틸설폰，디메틸설폰，디에틸설폰，디메틸설폭사이드，디에틸설폭사이드 및 테트라메틸렌 설폭사이드 중의 하나이거나, 둘 이상의 혼합 용매이다.
더욱이, 상기 고전압 슈퍼 커패시터의 충전 차단 전압은 2.7V 내지 3.2V이다.
바람직하게는, 상기 고전압 슈퍼 커패시터의 충전 차단 전압은 2.7V 내지 3.0V이고, 상기 전해액 용질은 트리메틸프로필암모늄 테트라플루오로보레이트이며, 용매는 프로필렌카보네이트이다.
바람직하게는, 상기 고전압 슈퍼 커패시터의 충전 차단 전압은 2.8V 내지 3.2V이고, 상기 전해액 용질은 트리메틸프로필암모늄 테트라플루오로보레이트이며, 용매는 아세토니트릴이다.
본 발명의 유리한 효과는 하기와 같다: 본 발명의 전해액 용질로 배합 제조한 전해액을 사용하여 제조한 고전압 슈퍼 커패시터는, 2.7V 내지 3.2V의 전압 하에서 장시간 안정적으로 작동할 수 있으므로, 에너지 밀도를 크게 향상시키고, 고 출력 밀도의 특성을 유지할 뿐만 아니라, 작동 수명도 크게 연장된다.
본 발명의 기술적 내용, 구조적 특징, 달성하고자 하는 목적 및 효과에 대해 하기 구현예를 결부하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 있어서, 전해액 용질은 하기와 같은 방법으로 합성할 수 있다: 상응하는 유기 아민 (예를 들면 1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄)과 디메틸카보네이트 (DMC)를 일정한 몰비 (DMC/1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 = 1.0 내지 2.5)에 따라 반응시켜 사차 암모늄 히드록사이드를 생성한다. 상기 사차 암모늄 히드록사이드를 상응하는 음이온을 함유하는 산 (예를 들면 HBF4) 또는 암모늄염 (예를 들면 NH4PF6) 또는 유기 금속염 (예를 들면 LiCF3SO3)과 반응시켜 원료 생성물 (crude product)을 수득하며, 상기 원료 생성물은 적당한 용매에서 재결정을 통해 정제되어, 커패시터 그레이드의 고순도 용질 염을 수득할 수 있다.
글러브 박스에서 슈퍼 커패시터 모형을 조립한다: 배터리 코어 (electricity core)는 알루미늄 호일로 제작된 2개의 집전극, 활성탄으로 제조된 2개의 작동 전극, 및 그 사이에 삽입된 섬유포 세퍼레이터를 포함하고, 코어 패키지로 감겨 지지만, 이러한 구조에 한정되지 않는다. 하기 비교예 및 실시예의 전해액 중에 배터리 코어를 담그고, 알루미늄 케이스와 교질 입자를 이용하여 조립하고, 밀봉한다.
슈퍼 커패시터의 테스트 과정은 하기와 같다.
(1) 프리사이클링 (precycling) (10회): 25℃，충전 차단 전압 U, 및 정전류 (constant current) 10 mA/F에서 충전을 진행하고, 그 다음 하한 전압 U/2 및 정전류 10 mA/F에서 방전을 진행한다.
(2) 65℃의 고온 테스트 챔버에서, 정전류 10mA/F로 상한 전압 U까지 충전하고, 일정 시간 동안 상한 전압(U)을 유지한다.
(3) 슈퍼 커패시터를 꺼내 25℃까지 냉각시킨 후, 다시 프리사이클링과 동일한 테스트 조건으로 충방전 테스트를 진행하고, 슈퍼 커패시터의 용량 유지율 및 ESR 증가율을 계산한다.
(4) 60% 이하의 용량 유지율 및/또는 100% 이상의 ESR 증가율을 슈퍼 커패시터의 사용 수명 판단 기준으로 삼는다.
실시예
1
용질로서 N-메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄 테트라플루오로보레이트(MDACOBF4)를 사용하고, 용매로서 AN을 사용하여, 1.0 mol/L의 전해액을 배합 제조하고, 25℃에서 이의 전도율을 측정하였다. 하기 실시예 및 비교예에 기재된 바와 같이, 전해액의 용질, 용매 및 농도를 조절하였다. 전도율의 결과는 표 1에 표시된 바와 같다. 본 실시예의 전해액을 사용하여 슈퍼 커패시터를 제작하고 또한 이에 대하여 전기화학 성능을 테스트하였다. 사용 수명 테스트 결과는 표 2에 표시된 바와 같다.
실시예
2 내지
실시예
12
실시예 1과 동일한 조건에서, 전해액의 용질, 용매 및 농도를 조절하였다. 각각의 상세한 데이터는 표 2 내지 표 6에 나타내었다. 그 중 각 용질의 화학 구조식은 하기와 같다:
상기 실시예의 전해액을 사용하여 슈퍼 커패시터를 제작하고 또한 이에 대하여 전기화학 성능을 테스트하였다. 사용 수명 테스트 결과는 표 2 내지 표 5에 표시된 바와 같다.
비교예
1
용질로서 테트라에틸암모늄 테트라플루오로보레이트를 사용하고, 용매로서 AN을 사용하여, 1.0 mol/L의 전해액을 배합 제조하고, 25℃에서 이의 전도율을 측정하였다. 그 결과는 표 1에 표시된 바와 같다. 상기 전해액을 사용하여 슈퍼 커패시터를 제작하고, 이에 대하여 전기화학 성능을 테스트하였다. 사용 수명 테스트 결과는 표 2에 표시된 바와 같다.
비교예
2 내지
비교예
5
비교예 1과 동일한 조건에서, 전해액의 용질, 용매 및 농도를 조절하였다. 각각의 상세한 데이터는 표 2 내지 표 6에 표시된 바와 같다. 이들 전해액을 사용하여 슈퍼 커패시터를 제작하고 이에 대하여 전기화학 성능을 테스트하였다. 사용 수명 테스트 결과는 표 2 내지 표 5에 표시된 바와 같다.
| 전해액 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 |
| 전도율/ mS/cm | 43.4 | 45.2 | 44.6 | 46.3 | 11.9 | 11.8 |
| 전해액 | 실시예 7 | 실시예 8 | 실시예 9 | 실시예 10 | 실시예 11 | 실시예 12 |
| 전도율/ mS/cm | 11.7 | 45.8 | 44.7 | 44.1 | 46.2 | 27.3 |
| 전해액 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | ||
| 전도율/ mS/cm | 54.6 | 50.7 | 46.9 | 13.2 |
|
|
용질 | 용매 | 사용 수명 / h | ||
| 2.8 V | 3.0 V | 3.2 V | |||
| 실시예 1 | MDABCOBF4: 1 mol/L | 아세토니트릴 | 4400 | 2650 | 750 |
| 실시예 2 | MABCOBF4: 1 mol/L | 아세토니트릴 | 4500 | 2700 | 780 |
| 실시예 3 | MDABCOBF4: 0.9 mol/L; 및 DMDABCO(BF4)2: 0.1 mol/L |
아세토니트릴 | 4180 | 2400 | 680 |
| 실시예 4 | MDABCOBF4: 0.9 mol/L; 및 테트라에틸암모늄 테트라플루오로보레이트: 0.1 mol/L | 아세토니트릴 | 3600 | 1880 | 500 |
| 비교예 1 | 테트라에틸암모늄 테트라플루오로보레이트: 1 mol/L |
아세토니트릴 | 1500 | 820 | 240 |
| 비교예 2 | N,N-디메틸피롤리딘암모늄 테트라플루오로보레이트: 1 mol/L | 아세토니트릴 | 3100 | 1600 | 420 |
| 비교예 3 | 트리메틸프로필암모늄 테트라플루오로보레이트: 1 mol/L |
아세토니트릴 | 3800 | 1970 | 530 |
| 용질 | 용매 | 사용 수명 / h | |||
| 2.7 V | 2.8 V | 3.0 V | |||
| 실시예 5 | MABCOBF4: 1 mol/L | 프로필렌 카보네이트 | 2700 | 1500 | 450 |
| 실시예 6 | MABCOBF4: 0.9 mol/L 및 MDABCOBF4: 0.1 mol/L |
프로필렌 카보네이트 | 2300 | 1200 | 300 |
| 실시예 7 | MABCOBF4: 0.9 mol/L 및 DMDABCOBF4: 0.1 mol/L |
프로필렌 카보네이트 | 2550 | 1400 | 400 |
| 비교예 4 | 트리에틸메틸암모늄 테트라플루오로보레이트: 1 mol/L |
프로필렌 카보네이트 | 1400 | 750 | 210 |
| 용질 | 용매 | 사용 수명 / h | |||
| 2.8 V | 3.0 V | 3.2 V | |||
| 실시예 1 | MDABCOBF4: 1 mol/L | 아세토니트릴 | 4400 | 2650 | 750 |
| 실시예 8 | MDABCOPF6: 1 mol/L | 아세토니트릴 | 2100 | 1300 | 350 |
| 실시예 9 | MDABCOC(CF3SO2)2: 1 mol/L | 아세토니트릴 | 2250 | 1400 | 370 |
| 실시예 10 | MDABCON(CF3SO2)2: 1 mol/L | 아세토니트릴 | 2200 | 1350 | 360 |
| 용질 | 용매 | 사용 수명 / h | |||
| 2.8 V | 3.0 V | 3.2 V | |||
| 실시예 11 | MDABCOBF4: 1.5 mol/L | 아세토니트릴 | 3400 | 1970 | 560 |
| 비교예 5 | N,N-디메틸피롤리딘암모늄 테트라플루오로보레이트: 1.5 mol/L |
아세토니트릴 | 2200 | 1100 | 300 |
| 실시예 12 | MDABCOBF4: 0.5 mol/L | 아세토니트릴 | 4020 | 2480 | 670 |
| 비교예 6 | N,N-디메틸피롤리딘암모늄 테트라플루오로보레이트: 0.5 mol/L |
아세토니트릴 | 2960 | 1480 | 400 |
표 2 내지 표 5의 데이터로부터, 상이한 용매 체계, 상이한 차단 전압 하에서 본 발명에 따른 고전압 용질을 사용하여 제작한 슈퍼 커패시터는 사용 수명이 현저하게 연장되었고, 전기화학 성능이 현저하게 향상되었다는 것을 명확하게 알 수 있다. 비교예에 표시된 바와 같이, 통상적인 용질을 사용하여 제조한 전해액으로 제작된 슈퍼 커패시터는 고전압 (2.7V 이상)하에서 커패시터의 사용 수명이 대대적으로 단축되고, 또한 차단 전압이 높아짐에 따라 커패시터의 사용 수명의 단축은 더 심각하였다.
상술한 내용은 단지 본 발명의 실시예일뿐이며, 본 발명의 보호범위가 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 명세서에 따라 제조되는 모든 동등한 구조 또는 동등한 과정의 변환 또는 직접 또는 간접적으로 기타 관련 분야에서의 활용은 모두 같은 이치로 본 발명의 특허 보호범위에 포함된다.
Claims (17)
- 하기 구조식 1, 구조식 2 및 구조식 3 중의 하나 이상의 화학 구조식을 갖는, 고전압 슈퍼 커패시터용 전해액 용질:
구조식 1 구조식 2 구조식 3
상기 식에서, R, R1, R2, R3 및 R4는 각각 1개 내지 5개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기이고,-A는 음이온이며, n과 m은 고리 상의 치환기 개수로서, n은 0 내지 6의 정수이고, m은 0 내지 7의 정수이다. - 제 1 항에 있어서,
상기 전해액 용질의 양이온은, N-메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄，N-에틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄，N, N-디메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄，N-메틸-1-아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄 및 N-에틸-1-아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄 중의 하나 이상인, 전해액 용질. - 제 2 항에 있어서,
상기 전해액 용질의 양이온은, N-메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄，N, N-디메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄 및 N-메틸-1-아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄 중의 하나 이상인, 전해액 용질. - 제 1 항에 있어서,
상기 음이온은 테트라플루오로보레이트，헥사플루오로포스페이트，비스(플루오로설포닐)이미드，비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드，비스(트리플루오로메틸설포닐)메틸 및 퍼플루오로알킬설포네이트 중의 하나 이상인, 전해액 용질. - 제 4 항에 있어서,
상기 음이온은 테트라플루오로보레이트인, 전해액 용질. - 제 1 항에 있어서,
상기 고전압 슈퍼 커패시터는 2.7V 내지 3.2V의 충전 차단 전압을 갖는 슈퍼 커패시터인, 전해액 용질. - 용매와 용질을 포함하는, 고전압 슈퍼 커패시터용 전해액으로서,
상기 용질은 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 전해액 용질을 함유하는 전해액. - 제 7 항에 있어서,
상기 용매는 니트릴, 에테르, 아미드, 에스테르 및 설폰계 용매 중의 하나이거나, 둘 이상의 혼합 용매인, 전해액. - 제 8 항에 있어서,
상기 용매는 아세토니트릴，프로피오니트릴，부티로니트릴，메톡시프로피오니트릴，에틸렌카보네이트，디메틸카보네이트，프로필렌카보네이트，γ-부티로락톤，γ-발레로락톤，1,3-프로판설톤，1,4-부탄설톤，술포란 (sulfolane)，메틸에틸설폰，디메틸설폰，디에틸설폰，디메틸설폭사이드，디에틸설폭사이드 및 테트라메틸렌 설폭사이드 중의 하나이거나, 둘 이상의 혼합 용매인, 전해액. - 전해액; 및 상기 전해액에 침지되고, 2개의 집전극 및 상기 2개의 집전극 가운데에 설치된 세퍼레이터를 포함하며, 2개의 집전극에 활성탄이 부착되는, 배터리 코어를 포함하는 고전압 슈퍼 커패시터로서,
상기 전해액 용질은 A를 포함하고, 상기 A는 구조식 1, 구조식 2 및 구조식 3의 화학 구조식을 갖는 물질 중의 하나 이상이며, 상기 식에서 R, R1, R2, R3 및 R4는 각각 1개 내지 5개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기이고, -A는 음이온이며, n과 m은 고리 상의 치환기 개수로서, n은 0 내지 6의 정수이고, m은 0 내지 7의 정수인, 고전압 슈퍼 커패시터. - 제 10 항에 있어서,
상기 A의 양이온은 N-메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄，N,N-디메틸-1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄 및 N-메틸-1-아자비사이클로[2.2.2]옥탄 암모늄 중의 하나 이상인, 고전압 슈퍼 커패시터. - 제 10 항에 있어서,
상기 음이온은 테트라플루오로보레이트，헥사플루오로포스페이트，비스(플루오로설포닐)이미드，비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드，비스(트리플루오로메틸설포닐)메틸 및 퍼플루오로알킬설포네이트 중의 하나 이상인, 고전압 슈퍼 커패시터. - 제 10 항에 있어서,
상기 용매는 아세토니트릴，프로피오니트릴，부티로니트릴，메톡시프로피오니트릴，에틸렌카보네이트，디메틸카보네이트，프로필렌카보네이트，γ-부티로락톤，γ-발레로락톤，1,3-프로판설톤，1,4-부탄설톤，술포란，메틸에틸설폰，디메틸설폰，디에틸설폰，디메틸설폭사이드，디에틸설폭사이드 및 테트라메틸렌 설폭사이드 중의 하나이거나, 둘 이상의 혼합 용매인, 고전압 슈퍼 커패시터. - 제 10 항에 있어서,
충전 차단 전압은 2.7V 내지 3.2V인, 고전압 슈퍼 커패시터. - 제 10 항에 있어서,
충전 차단 전압은 2.7V 내지 3.2V이고, 상기 전해액 용질은 트리메틸프로필암모늄 테트라플루오로보레이트이며, 용매는 프로필렌카보네이트인, 고전압 슈퍼 커패시터. - 제 10 항에 있어서,
충전 차단 전압은 2.8V 내지 3.2V이고, 상기 전해액 용질은 트리메틸프로필암모늄 테트라플루오로보레이트이며, 용매는 아세토니트릴인, 고전압 슈퍼 커패시터. - 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전해액 중 A의 농도는 0.5 내지 1.5 mol/L인, 고전압 슈퍼 커패시터.
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