TWI838024B - 雙分子嵌段聚合物以及含有其的電解液與電雙層電容器 - Google Patents
雙分子嵌段聚合物以及含有其的電解液與電雙層電容器 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI838024B TWI838024B TW111148832A TW111148832A TWI838024B TW I838024 B TWI838024 B TW I838024B TW 111148832 A TW111148832 A TW 111148832A TW 111148832 A TW111148832 A TW 111148832A TW I838024 B TWI838024 B TW I838024B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- compound
- electrolyte
- bimolecular
- block polymer
- capacitor
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 59
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 76
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims abstract 2
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 18
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 7
- -1 spirobipyrrolidinium tetrafluoroborate Chemical compound 0.000 claims description 7
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 5
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GTVWRXDRKAHEAD-UHFFFAOYSA-N Tris(2-ethylhexyl) phosphate Chemical compound CCCCC(CC)COP(=O)(OCC(CC)CCCC)OCC(CC)CCCC GTVWRXDRKAHEAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- VAYGXNSJCAHWJZ-UHFFFAOYSA-N dimethyl sulfate Chemical compound COS(=O)(=O)OC VAYGXNSJCAHWJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 28
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 28
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 23
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 22
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 15
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 9
- AXTADRUCVAUCRS-UHFFFAOYSA-N 1-(2-hydroxyethyl)pyrrole-2,5-dione Chemical compound OCCN1C(=O)C=CC1=O AXTADRUCVAUCRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 1,3-benzothiazole-2-thiol Chemical compound C1=CC=C2SC(S)=NC2=C1 YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000000269 nucleophilic effect Effects 0.000 description 2
- BJELTSYBAHKXRW-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-triallyloxy-1,3,5-triazine Chemical compound C=CCOC1=NC(OCC=C)=NC(OCC=C)=N1 BJELTSYBAHKXRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LRUDIIUSNGCQKF-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-1H-benzotriazole Chemical compound C1=C(C)C=CC2=NNN=C21 LRUDIIUSNGCQKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000827703 Homo sapiens Polyphosphoinositide phosphatase Proteins 0.000 description 1
- PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N Maleimide Chemical compound O=C1NC(=O)C=C1 PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100023591 Polyphosphoinositide phosphatase Human genes 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- MBABOKRGFJTBAE-UHFFFAOYSA-N methyl methanesulfonate Chemical compound COS(C)(=O)=O MBABOKRGFJTBAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- SEEYREPSKCQBBF-UHFFFAOYSA-N n-methylmaleimide Chemical compound CN1C(=O)C=CC1=O SEEYREPSKCQBBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical group 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N tetraethylammonium Chemical compound CC[N+](CC)(CC)CC CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DIHAURBCYGTGCV-UHFFFAOYSA-N xi-4,5-Dihydro-2,4(5)-dimethyl-1H-imidazole Chemical compound CC1CN=C(C)N1 DIHAURBCYGTGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/08—Polyhydrazides; Polytriazoles; Polyaminotriazoles; Polyoxadiazoles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G81/00—Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/58—Liquid electrolytes
- H01G11/62—Liquid electrolytes characterised by the solute, e.g. salts, anions or cations therein
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/58—Liquid electrolytes
- H01G11/64—Liquid electrolytes characterised by additives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/58—Liquid electrolytes
- H01G11/60—Liquid electrolytes characterised by the solvent
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
一種雙分子嵌段聚合物以及含有其的電解液與電雙層電容器。所述雙分子嵌段聚合物適用於電容器的電解液，且由第一化合物與第二化合物聚合而成。所述第一化合物由式（A-1）至式（A-4）中的一個表示。所述第二化合物由式（B-1）至式（B-5）中的一個表示。所述第一化合物與所述第二化合物的莫耳比介於5：1至1：5之間。
Description
本發明是有關於一種聚合物以及含有其的電解液與電容器，且特別是有關於一種雙分子嵌段聚合物以及含有其的電解液與電雙層電容器(electrical double layer capacitor，EDLC)。
電雙層電容器為一種電荷儲存元件，其又可稱為超級電容器(supercapacitor,SC)。電雙層電容器通過位於電極與電解質之間的界面處的靜電力來進行電荷儲存。由於電雙層電容器的能量儲存及釋放皆來自靜電荷吸附所形成的電雙層結構，因此在反覆充放過程中幾乎不會對電解液與電極造成損耗。如此一來，電雙層電容器可具有優異的可逆電量、長期充放循環表現維持率以及高達數萬次的循環夀命。
本發明的雙分子嵌段聚合物適用於電容器的電解液，且由第一化合物與第二化合物聚合而成。所述第一化合物由式(A-1)至式(A-4)中的一個表示。所述第二化合物由式(B-1)至式(B-5)中的一個表示。所述第一化合物與所述第二化合物的莫耳比介於5：1至1：5之間。
本發明的電解液適用於電容器，且包括四級銨鹽、雙分子嵌段聚合物以及餘量的有機溶劑。以所述電解液的總重計，所述四級銨鹽的含量介於0.5M至2.0M之間，且所述雙分子嵌段聚合物
的含量介於0.01wt%至5wt%之間。所述雙分子嵌段聚合物由第一化合物與第二化合物聚合而成。所述第一化合物由式(A-1)至式(A-4)中的一個表示。所述第二化合物由式(B-1)至式(B-5)中的一個表示。所述第一化合物與所述第二化合物的莫耳比介於5：1至1：5之間。
本發明的電雙層電容器包括彼此相對設置的陽極與陰極、設置於所述陽極與陰極之間的隔離膜以及上述的電解液。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖作詳細說明如下。
圖1為合成例的雙分子嵌段聚合物的凝膠滲透層析儀(gel permeation chromatography，GPC)圖。
圖2至圖21分別為對實驗例與比較例的電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖。
下文列舉實施例並配合附圖來進行詳細地說明，但所提供的實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。此外，附圖僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為了方便理解，在下述說明中相同的元件將以相同的符號標示來說明。
關於本文中所提到「包含」、「包括」、「具有」等的用語均為開放性的用語，也就是指「包含但不限於」。
當以「第一」、「第二」等的用語來說明元件時，僅用於將這些元件彼此區分，並不限制這些元件的順序或重要性。因此，在一些情況下，第一元件亦可稱作第二元件，第二元件亦可稱作第一元件，且此不偏離本發明的範疇。
此外，在本文中，由「一數值至另一數值」表示的範圍是一種避免在說明書中逐一列舉所述範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，某一特定數值範圍的記載涵蓋了所述數值範圍內的任意數值，以及涵蓋由所述數值範圍內的任意數值界定出的較小
數值範圍。
在本發明中，雙分子嵌段聚合物由特定的第一化合物與特定的第二化合物聚合而成(後續將對此作詳細說明)。因此，當電容器的電解液包括本發明的雙分子嵌段聚合物時，作為添加劑的雙分子嵌段聚合物可吸收電解液中高電壓裂解時產生的副產物，因此能夠使電容器具有高的電化學穩定電位窗，且使電容器的循環壽命達到12000次以上。上述的電容器例如為電雙層電容器。
在本發明的實施例中，雙分子嵌段聚合物由第一化合物與第二化合物聚合而成，且第一化合物與第二化合物的莫耳比介於5：1至1：5之間，較佳為介於1：1至2：1之間。
第一化合物由式(A-1)至式(A-4)中的一個表示。
第二化合物由式(B-1)至式(B-5)中的一個表示。
在第一化合物與第二化合物的聚合過程中，第二化合物的親核性(nucleophilic)共用電子對會與第一化合物的反應性末端官能基的分子雙鍵空軌域進行反應，且接著經由自由基連鎖反應來形成聚合物。以下列舉實例對此進行說明。
將式(A-1)的第一化合物與式(B-1)的第二化合物進行聚合反應，式(B-1)的第二化合物的親核性共用電子對與式(A-1)的第一化合物的反應性末端官能基的分子雙鍵空軌域進行反應，可得到以下雙分子嵌段聚合物。
類似地，將式(A-2)的第一化合物與式(B-3)的第二化合物進行聚合反應，可得到以下雙分子嵌段聚合物。
類似地，將式(A-4)的第一化合物與式(B-5)的第二化合物進行聚合反應，可得到以下雙分子嵌段聚合物。
類似地，將式(A-4)的第一化合物與式(B-4)的第二化合物進行聚合反應，可得到以下雙分子嵌段聚合物。
在一實施例中，第一化合物與第二化合物進行聚合反應後，所得到的雙分子嵌段聚合物可具有反應性末端官能基。此外，第一化合物與第二化合物的莫耳比介於5：1至1：5之間，雙分子嵌段聚合物可具有介於10000至200000之間的分子量。當第一化合物與第二化合物的莫耳比大於5：1時，將導致雙分子嵌段聚合物的分子量過大而具有過高的黏度。當第一化合物與第二化合物的莫耳比小於1：5時，第一化合物與第二化合物將無法有效地進行聚合反應。
本發明的雙分子嵌段聚合物可作為電容器的電解液的添加劑。詳細地說，所述電解液可包括四級銨鹽、本發明的雙分子嵌
段聚合物以及餘量的有機溶劑。在本實施例中，以所述電解液的總重計，本發明的雙分子嵌段聚合物的含量介於0.01wt%至5wt%之間。當雙分子嵌段聚合物的含量高於5wt%時，電解液的導電度可能過低而會影響電荷效率。當雙分子嵌段聚合物的含量低於0.01wt%時，可能無法有效地吸收電解液中高電壓裂解時產生的副產物，因而無法使電容器具有高的電化學穩定電位窗。
此外，由於本發明的雙分子嵌段聚合物由上述的第一化合物與上述的第二化合物聚合而成，且第一化合物與第二化合物的莫耳比介於5：1至1：5之間，因此不會造成電解液的黏度過高而影響電容器的效能。
在一實施例中，第一化合物可為N-(2-羥乙基)馬來醯亞胺(N-(2-hydroxyethyl)maleimide，式(A-1))、馬來醯亞胺(maleimide，式(A-2))、N-甲基馬來醯亞胺(N-methylmaleimide，式(A-3))或氰尿酸三烯丙酯(triallyl cyanurate，式(A-4))，且第二化合物可為苯並三唑(benzotriazole，式(B-1))、5-甲基-1H-苯並三唑(5-methyl-1H-benzotriazole，式(B-2))、2-硫醇基苯並噻唑(2-mercaptobenzothiazole，式(B-3))、咪唑(imidazole，式(B-4))或2,4-二甲基-2-咪唑啉(2,4-dimethyl-2-imidazoline，式(B-5))。
在一實施例中，四級銨鹽可以是螺二吡咯烷鎓四氟硼酸鹽(spirodipyrrolidinium tetrafluoroborate，SBPBF4)、二甲基吡咯烷鎓四氟硼酸鹽(dimethylpyrrolidinium tetrafluoroborate，DMPBF4)、四氟硼酸四乙銨(tetraethylammonium tetrafluoborate，
TEABF4)、三乙基甲基銨四氟硼酸鹽(triethylmethylammoniumtetrafluoroborate，TEMABF4)或其組合。以電解液的總重計，四級銨鹽的含量介於0.5M至2.0M之間。當四級銨鹽的含量高於2.0M時，電荷效率會因四級銨鹽的濃度過高而受到影響。當四級銨鹽的含量低於0.5M時，電荷效率也會因四級銨鹽的濃度過低而受到影響。當上述的四級銨鹽溶於有機溶劑中時，低自由度取代基結構的銨鹽陽離子在電壓下具有不易分解的特性，因此上述的四級銨鹽特別適於作為電雙層電容器的電解液的成分。
在一實施例中，有機溶劑可以是聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、磺酸酯(sulfonate)、硫酸二甲酯(dimethyl sulfonate)、碳酸乙烯酯(ethylene carbonate，EC)、乙腈(acetonitrile，AN)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP，N-methyl-2-pyrrolidone)或其組合。
此外，視實際需求，本實施例的電解液還可包括濕潤劑。當含有濕潤劑的電解液應用於電容器中時，濕潤劑除了不易參與裂解反應之外，還可有效地提高電容器中的隔離膜的潤濕性與阻燃性。
在一實施例中，濕潤劑可為磷酸三(2-乙基己基)酯(tris(2-ethylhexyl)phosphate)。以電解液的總重計，濕潤劑的含量介於0.01wt%至5wt%之間。當濕潤劑的含量高於5wt%時，會影響電雙層電容器的高倍率電荷儲存能力。當濕潤劑的含量低於0.01wt%時，會導致電容器中的隔離膜的潤濕性不足而影響電雙層電容
器的電荷儲存效率。
以下以實驗例與比較例對本發明的雙分子嵌段聚合物以及含有所述雙分子嵌段聚合物的電解液與電雙層電容器進行說明。
合成例1
首先，將N-(2-羥乙基)馬來醯亞胺(N-(2-hydroxyethyl)maleimide)作為本發明的第一化合物溶解於PC中以形成混合溶液。接著，加入作為本發明的第二化合物苯並三唑(benzotriazole)於混合溶液中。在混和溶液中，N-(2-羥乙基)馬來醯亞胺與苯並三唑的總含量為5wt%，且莫耳比為5：1。然後，於110℃下進行加熱聚合反應12小時。至此，得到合成例1的雙分子嵌段聚合物。
採用與合成例1相同的步驟，得到合成例2至合成例14的雙分子嵌段聚合物，其詳細聚合條件如表1所示。
根據凝膠滲透層析儀的結果可知，合成例1的第一化合物的GPC尖峰時間約在45分鐘，第二化合物的GPC尖峰時間約在46分鐘，而聚合得到的雙分子嵌段聚合物的GPC尖峰時間約在32分鐘，且後續並無明顯尖峰，表示聚合反應完成。
此外，隨者雙分子嵌段聚合物的分子量變大，其GPC尖峰時間逐漸變小。圖1為合成例1、合成例8、合成例10以及合成例13的雙分子嵌段聚合物的凝膠滲透層析儀圖，其中縱軸為檢測器的信號強度(感度)，橫軸為時間。由圖1可看出，以合成例1、合成例8、合成例10以及合成例13為例，合成例1的GPC尖峰時間最大，而合成例13的GPC尖峰時間最小。
另外，在上述各合成例中，約在29分鐘至32分鐘後無明顯尖峰，表示聚合反應完成。
實驗例1
使用PC作為有機溶劑，加入SBPBF4的四級銨鹽、合成例14的雙分子嵌段聚合物以及為濕潤劑的磷酸三(2-乙基己基)酯，以製備電解液，其中SBPBF4的濃度為1.5M，雙分子嵌段聚合物的含量為0.5wt%，且濕潤劑的含量為1wt%。
使用上述電解液作為電容器的電解液。所述電容器為電雙層電容器，其中設置為彼此相對的陽極與陰極皆為鋁電極，且設置於陽極與陰極之間的隔離膜為celgard 2320隔離膜(卡爾格德(Celgard)公司製造)。
對電容器進行耐久性測試，其中量測電位窗為4V，且掃描速度為10mv/s。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖2所示。
實驗例2
除了使用合成例1的雙分子嵌段聚合物取代合成例14的
雙分子嵌段聚合物之外，以與實驗例1相同的條件來製備電解液，並將所述電解液作為電容器的電解液，其中電容器的構造與實驗例1的電容器相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖3所示。
實驗例3
除了使用SBPBF4(1M)與TEABF4(0.5M)的四級銨鹽之外，以與實驗例1相同的條件來製備電解液，並將所述電解液作為電容器的電解液，其中電容器的構造與實驗例1的電容器相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖4所示。
實驗例4
除了使用合成例4的雙分子嵌段聚合物取代合成例14的雙分子嵌段聚合物以及使用SBPBF4(1M)與TEABF4(0.5M)的四級銨鹽之外，以與實驗例1相同的條件來製備電解液，並將所述電解液作為電容器的電解液，其中電容器的構造與實驗例1的電容器相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖5所示。
實驗例5
除了使用合成例13的雙分子嵌段聚合物取代合成例14的雙分子嵌段聚合物之外，以與實驗例1相同的條件來製備電解液，並將所述電解液作為電容器的電解液，其中電容器的構造與實驗例1的電容器相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電
壓關係圖如圖6所示。
實驗例6
除了使用合成例5的雙分子嵌段聚合物取代合成例14的雙分子嵌段聚合物以及電解液中雙分子嵌段聚合物的含量為0.1wt%之外，以與實驗例1相同的條件來製備電解液，並將所述電解液作為電容器的電解液，其中電容器的構造與實驗例1的電容器相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖7所示。
實驗例7
除了使用合成例13的雙分子嵌段聚合物取代合成例14的雙分子嵌段聚合物、使用SBPBF4(1M)與TEABF4(0.5M)的四級銨鹽以及電解液中雙分子嵌段聚合物的含量為0.1wt%之外，以與實驗例1相同的條件來製備電解液，並將所述電解液作為電容器的電解液，其中電容器的構造與實驗例1的電容器相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖8所示。
比較例1
除了電解液中僅含有TEABF4(1M)與AN、電容器中的隔離膜為纖維素膜以及量測電位窗為3.5V之外，其餘條件與實施例1相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖9所示。
比較例2
除了電解液中僅含有TEMABF4(1.8M)與AN之外，其
餘條件與比較例1相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖10所示。
比較例3
除了電解液中僅含有DMPBF4(1M)與AN之外，其餘條件與比較例1相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖11所示。
比較例4
除了量測電位窗為4.0V之外，其餘條件與比較例1相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖12所示。
比較例5
除了量測電位窗為4.0V之外，其餘條件與比較例2相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖13所示。
比較例6
除了量測電位窗為4.0V之外，其餘條件與比較例3相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖14所示。
比較例7
除了電容器中的隔離膜為celgard 2320隔離膜之外，其餘條件與比較例2相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖15所示。
比較例8
除了電容器中的隔離膜為celgard 2320隔離膜之外，其餘條件與比較例3相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖16所示。
比較例9
除了電容器中的隔離膜為celgard 2320隔離膜以及量測電位窗為4.0V之外，其餘條件與比較例1相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖17所示。
比較例10
除了電容器中的隔離膜為celgard 2320隔離膜以及量測電位窗為4.0V之外，其餘條件與比較例2相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖18所示。
比較例11
除了電容器中的隔離膜為celgard 2320隔離膜以及量測電位窗為4.0V之外，其餘條件與比較例3相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖19所示。
比較例12
除了電容器中的隔離膜為celgard 2320隔離膜以及量測電位窗為4.0V之外，其餘條件與比較例3相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖20所示。
比較例13
除了電解液中僅含有SBPBF4(1.5M)與PC以及量測電
位窗為4V之外，其餘條件與實施例1相同。對電容器進行耐久性測試所得到的電流-電壓關係圖如圖21所示。
對實驗例1至實驗例7以及比較例1至比較例13的電容器的耐久性測試結果如表2所示。
由表2以及圖2至圖21可以清楚看出，在實驗例1至實驗例7中，由於電解液含有本發明的雙分子嵌段聚合物，使得電容器可承受較高的工作電壓(4.0V)且可具有高的電化學穩定電位窗。如此一來，提升了電容器的可靠度，使得電容器的循環壽命可達到12000次以上。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視所附的申請專利範圍所界定者為準。
Claims (14)
- 一種雙分子嵌段聚合物，適用於電容器的電解液，由第一化合物與第二化合物聚合而成，其中所述第一化合物由式(A-1)至式(A-4)中的一個表示，所述第二化合物由式(B-1)至式(B-3)與式(B-5)中的一個表示，且所述第一化合物與所述第二化合物的莫耳比介於5：1至1：5之間，
- 如請求項1所述的雙分子嵌段聚合物，其中所述第一化合物與所述第二化合物的莫耳比介於1：1至2：1之間。
- 如請求項1所述的雙分子嵌段聚合物，其中所述雙分子嵌段聚合物的分子量介於10000至200000之間。
- 如請求項1所述的雙分子嵌段聚合物，其中所述電容器包括電雙層電容器。
- 一種電解液，適用於電容器，包括：四級銨鹽；雙分子嵌段聚合物；以及餘量的有機溶劑，其中以所述電解液的總重計，所述四級銨鹽的含量介於0.5M至2.0M之間，且所述雙分子嵌段聚合物的含量介於0.01wt%至5wt%之間，且其中所述雙分子嵌段聚合物由第一化合物與第二化合物聚合而成，所述第一化合物由式(A-1)至式(A-4)中的一個表示，所述第二化合物由式(B-1)至式(B-3)與式(B-5)中的一個表示，且所述第一化合物與所述第二化合物的莫耳比介於5：1至1：5之間，
- 如請求項5所述的電解液，其中所述第一化合物與所述第二化合物的莫耳比介於1：1至2：1之間。
- 如請求項5所述的電解液，其中所述雙分子嵌段聚合物的分子量介於10000至200000之間。
- 如請求項5所述的電解液，其中所述四級銨鹽包括螺二吡咯烷鎓四氟硼酸鹽、二甲基吡咯烷鎓四氟硼酸鹽、四氟硼酸四乙銨、三乙基甲基銨四氟硼酸鹽或其組合。
- 如請求項5所述的電解液，其中所述有機溶劑包括聚碳酸酯、磺酸酯、硫酸二甲酯、碳酸乙烯酯、乙腈、N-甲基-2-吡咯烷酮或其組合。
- 如請求項5所述的電解液，還包括濕潤劑。
- 如請求項10所述的電解液，其中所述濕潤劑包括磷酸三(2-乙基己基)酯。
- 如請求項10所述的電解液，其中以所述電解液的總重計，所述濕潤劑的含量介於0.01wt%至5wt%之間。
- 如請求項5所述的電解液，其中所述電容器包括電雙層電容器。
- 一種電雙層電容器，包括：彼此相對設置的陽極與陰極；隔離膜，設置於所述陽極與陰極之間；以及如請求項5至請求項13中任一項的所述的電解液。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW111148832A TWI838024B (zh) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | 雙分子嵌段聚合物以及含有其的電解液與電雙層電容器 |
| US18/190,071 US20240209151A1 (en) | 2022-12-20 | 2023-03-25 | Bimolecular block polymer and electrolyte and electrical double layer capacitor containing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW111148832A TWI838024B (zh) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | 雙分子嵌段聚合物以及含有其的電解液與電雙層電容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI838024B true TWI838024B (zh) | 2024-04-01 |
| TW202426542A TW202426542A (zh) | 2024-07-01 |
Family
ID=91585031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111148832A TWI838024B (zh) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | 雙分子嵌段聚合物以及含有其的電解液與電雙層電容器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240209151A1 (zh) |
| TW (1) | TWI838024B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108003326A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-05-08 | 武汉理工大学 | 含马来酰亚胺结构的咪唑类潜伏性固化剂及其制备方法 |
| TW201930457A (zh) * | 2017-12-25 | 2019-08-01 | 日商昭和電工股份有限公司 | 固體電解電容器製造用分散液組成物及固體電解電容器之製造方法 |
| JP2019196316A (ja) * | 2018-05-08 | 2019-11-14 | 四国化成工業株式会社 | イミダゾリルスクシンイミド化合物及びその利用 |
-
2022
- 2022-12-20 TW TW111148832A patent/TWI838024B/zh active
-
2023
- 2023-03-25 US US18/190,071 patent/US20240209151A1/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108003326A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-05-08 | 武汉理工大学 | 含马来酰亚胺结构的咪唑类潜伏性固化剂及其制备方法 |
| TW201930457A (zh) * | 2017-12-25 | 2019-08-01 | 日商昭和電工股份有限公司 | 固體電解電容器製造用分散液組成物及固體電解電容器之製造方法 |
| JP2019196316A (ja) * | 2018-05-08 | 2019-11-14 | 四国化成工業株式会社 | イミダゾリルスクシンイミド化合物及びその利用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20240209151A1 (en) | 2024-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101053337B1 (ko) | 전기 이중층 캐패시터 | |
| KR102600239B1 (ko) | 고분자 고체 전해질, 이의 제조방법 및 전기화학적 셀 | |
| CN107863556B (zh) | 一种高镍材料为正极、硅碳材料为负极的锂离子电池及其电解液 | |
| US9472831B2 (en) | Lithium-2-methoxy-1,1,2,2-tetrafluoro-ethanesulfonate and use thereof as conductive salt in lithium-based energy accumulators | |
| JP5827404B2 (ja) | 電極保護膜形成剤 | |
| JP2006236829A (ja) | イオン液体、蓄電デバイス用非水電解液および蓄電デバイス | |
| WO2007100454A1 (en) | Solvent composition and electrochemical device | |
| US20090268377A1 (en) | Electrolyte solution and super capacitor including the same | |
| KR20110084131A (ko) | 아미드 화합물을 포함하는 전해질 및 이를 구비한 전기화학소자 | |
| CN112086683A (zh) | 一种锂离子电池电解液及其制备方法、高压锂离子电池和电池模组 | |
| US20040222401A1 (en) | Electrochemically stable onium salts and electrolytes containing such for electrochemical capacitors | |
| TWI838024B (zh) | 雙分子嵌段聚合物以及含有其的電解液與電雙層電容器 | |
| KR100998102B1 (ko) | 공융혼합물을 포함하는 전해질 및 이를 구비한 전기화학소자 | |
| CN108832201B (zh) | 一种电解液添加剂、电解液及使用其的锂离子电池 | |
| KR20210094553A (ko) | 슈퍼커패시터 전해액 및 슈퍼커패시터 | |
| JP2012099722A (ja) | 非水系電解質、これを含む蓄電デバイスおよび非水系電解質の製造方法 | |
| US20190273284A1 (en) | Electrolyte for electrochemical device, electrolytic solution, and electrochemical device | |
| CN115108558A (zh) | 锂离子电解液配制用锂盐和锂离子电解液 | |
| CN118221931A (zh) | 双分子嵌段聚合物以及含有其的电解液与双电层电容器 | |
| KR102335794B1 (ko) | 겔 고분자 전해질 및 이를 포함하는 전기화학 소자 | |
| KR20180091585A (ko) | 겔 고분자 전해질용 가교 고분자 및 그 제조 방법, 겔 고분자 전해질 및 그 제조 방법, 그리고 상기 겔 고분자 전해질을 포함하는 전기화학 소자 | |
| JPH0332203B2 (zh) | ||
| CN112290095A (zh) | 一种适高镍材料体系的锂离子电池电解液及其制备方法 | |
| WO2015104727A1 (en) | Polymer electrolyte membranes and process for the production thereof | |
| CN115566260B (zh) | 一种聚合物凝胶电解质及其制备方法 |