專利名稱：一種雙電層電容器電解液以及雙電層電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種電解液。該發(fā)明還涉及一種使用該電解液的雙電層電容器。
背景技術(shù)：
雙電層電容器是一種新型能量存儲(chǔ)裝置，具有高功率密度、高循環(huán)壽命、快速充放電性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域、移動(dòng)通訊裝置、計(jì)算機(jī)、以及電動(dòng)汽車的混合電源等。作為雙電層電容器的重要組成部分，電解液對(duì)雙電層電容器的儲(chǔ)電性能有很大影響，決定著電容器的工作電壓范圍，儲(chǔ)電容量及工作溫度和工作環(huán) 境。離子液體是在室溫或接近室溫的條件下完全由離子組成的有機(jī)液體物質(zhì)。作為一種新型的電解液，離子液體的出現(xiàn)，大大拓展了雙電層電容器的應(yīng)用領(lǐng)域。它具有電導(dǎo)率高、電化學(xué)窗口寬、不揮發(fā)、不可燃、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。離子液體作為雙電層電容器的電解液具有良好的發(fā)展前景，然而，純離子液體在室溫條件下的電容量不高，致使使用純離子液體做電解液的雙電層電容器的等效內(nèi)阻偏大。氟代脂肪酸鹽類離子液體因?yàn)槿菀缀铣?、成本低，是目前最常用的離子液體電解液之一，但因?yàn)殡娮韪?，而限制了其作為雙電層電容器用電解液的應(yīng)用，采用添加大量有機(jī)溶劑(乙腈、碳酸丙烯酯、I-丁內(nèi)酯)的辦法能達(dá)到大大降低雙電層電容器等效內(nèi)阻的目的，卻使雙電層電容器電解液的用量大大增加，從而增加成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低，且能降低電容器等效內(nèi)阻的電解液。一種電解液，包括氟代脂肪酸鹽類離子液體和氮雜醚類化物，所述氟代脂肪酸鹽類離子液體與氮雜醚類化物的摩爾比為I : O. 001 I : O. 05;優(yōu)選，所述氟代脂肪酸鹽類離子液體與氮雜醚類化物的摩爾比為I : O. 01 I : 0.05。上述電解液中，所述氟代脂肪酸鹽類離子液體中，陽離子選自咪唑鹽類陽離子、季胺鹽類陽離子、吡咯鹽類陽離子、季膦鹽類陽離子或吡啶鹽類陽離子，陰離子為三氟乙酸陰離子或全氟丙酸陰離子；其中所述咪唑鹽類陽離子選自I-丁基-3-甲基咪唑陽離子、I-丙基-3-甲基咪唑陽離子或I-乙基-3-甲基咪唑陽離子；所述季胺鹽類陽離子選自甲基三乙基季胺陽離子、四乙基季胺陽離子或三甲基丙基季胺陽離子；所述吡咯類陽離子選自丁基甲基吡咯陽離子、丙基甲基吡咯陽離子或乙基甲基吡咯陽離子；所述季膦鹽類陽離子選自三甲基己基季膦陽離子、三乙基己基季膦陽離子或三甲基戊基季膦陽離子；所述吡啶鹽類陽離子選自丁基吡啶陽離子、戊基吡啶陽離子或己基吡啶陽離子。
上述電解液中，所述氮雜醚類化物選自三(六氟異丙氧基)胺(即[(CF3) 2CH0]3N)或三全氟苯氧基胺(即(C6F5O)3N)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種雙電層電容器，該雙電層電容器使用本發(fā)明提供的上述電解液。本發(fā)明提供一種雙電層電容器用電解液，其由氟代脂肪酸鹽類離子液體和氮雜醚類化物混合而成；而氮雜醚類化物能與氟代脂肪酸根形成配合物，從而使氟代脂肪酸鹽類離子液體的離解度增加，從而大幅度提高其電導(dǎo)率，大大降低雙電層電容器的等效內(nèi)阻；并且氮雜醚類化物是作為添加劑使用，只需要總質(zhì)量的5%以內(nèi)就能達(dá)到大幅度提高其電導(dǎo)率的效果，而通過添加有機(jī)溶劑來提高電導(dǎo)率將需要大量的有機(jī)液體使溶解度低的氟代脂肪酸鹽類離子液體溶解，大大節(jié)約了電解液的用量成本。


圖I為采用實(shí)施例I中的電解液制得的電容器的交流阻抗圖譜。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例I在手套箱中，將摩爾比為I : O. 05的I- 丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸和[(CF3)2CH0]3N混合，攪拌25分鐘后，[(CF3)2CH0]3N溶于I-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸中；此時(shí)，得到一種雙電層電容器用電解液，即含[(CF3) 2CH0]3NW I-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸鹽電解液。本實(shí)施例中，等效內(nèi)阻的測試以石墨烯為電極材料，以各實(shí)施例為電解液，組裝成電容器，本實(shí)施例中為扣式電池，利用CHI660A電化學(xué)工作站對(duì)其進(jìn)行交流阻抗測試，從交流阻抗譜中科直接讀出其等效內(nèi)阻。圖I為采用實(shí)施例I中的電解液制得的電容器的交流阻抗圖譜；其中，橫坐標(biāo)為實(shí)部，縱坐標(biāo)為虛部(交流阻抗測出來的數(shù)據(jù)為經(jīng)過數(shù)學(xué)模型處理得出的復(fù)數(shù)，交流阻抗圖譜為復(fù)數(shù)平面圖，實(shí)部和虛部分別對(duì)應(yīng)數(shù)學(xué)模型的實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分)；從圖I中可以看出，本發(fā)明實(shí)施例I的等效內(nèi)阻為33 Ω，而純離子液體的等效內(nèi)阻為119 Ω，本發(fā)明實(shí)施例I的等效內(nèi)阻比同等條件下測得的純離子液體I-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸鹽電解液的等效內(nèi)阻低72. 3%。實(shí)施例2 42見下述表I
權(quán)利要求
1.一種雙電層電容器電解液，其特征在于，該雙電層電容器電解液包括氟代脂肪酸鹽類離子液體和氮雜醚類化物，所述氟代脂肪酸鹽類離子液體與氮雜醚類化物的摩爾比為I O. OOl I : O. 05。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙電層電容器電解液，其特征在于，所述氟代脂肪酸鹽類離子液體與氮雜醚類化物的摩爾比為I : O. 01 I : 0.05。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙電層電容器電解液，其特征在于，所述氟代脂肪酸鹽類離子液體中，陽離子選自咪唑鹽類陽離子、季胺鹽類陽離子、吡咯鹽類陽離子、季膦鹽類陽離子或吡啶鹽類陽離子，陰離子為三氟乙酸陰離子或全氟丙酸陰離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙電層電容器電解液，其特征在于，所述咪唑鹽類陽離子選自I-丁基-3-甲基咪唑陽離子、I-丙基-3-甲基咪唑陽離子或I-乙基-3-甲基咪唑陽離子。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙電層電容器電解液，其特征在于，所述季胺鹽類陽離子選自甲基三乙基季胺陽離子、四乙基季胺陽離子或三甲基丙基季胺陽離子。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙電層電容器電解液，其特征在于，所述吡咯類陽離子選自丁基甲基吡咯陽離子、丙基甲基吡咯陽離子或乙基甲基吡咯陽離子。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙電層電容器電解液，其特征在于，所述季膦鹽類陽離子選自三甲基己基季膦陽離子、三乙基己基季膦陽離子或三甲基戊基季膦陽離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙電層電容器電解液，其特征在于，所述吡啶鹽類陽離子選自丁基吡啶陽離子、戊基吡啶陽離子或己基吡啶陽離子。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙電層電容器電解液，其特征在于，所述氮雜醚類化物選自二(六氟異丙氧基)胺或二全氟苯氧基胺。
10.一種雙電層電容器，其特征在于，該雙電層電容器使用權(quán)利要求I所述的雙電層電容器電解液。
全文摘要
本發(fā)明屬于電化學(xué)領(lǐng)域，其公開了一種雙電層電容器電解液及雙電層電容器；其中，該電解液包括摩爾比為1∶0.001～1∶0.05的氟代脂肪酸鹽類離子液體和氮雜醚類化物。本發(fā)明提供一種雙電層電容器用電解液，其由氟代脂肪酸鹽類離子液體和氮雜醚類化物混合而成；而氮雜醚類化物能與氟代脂肪酸根形成配合物，從而使氟代脂肪酸鹽類離子液體的離解度增加，從而大幅度提高其電導(dǎo)率，大大降低雙電層電容器的等效內(nèi)阻；并且氮雜醚類化物是作為添加劑使用，只需要總質(zhì)量的5％以內(nèi)就能達(dá)到大幅度提高其電導(dǎo)率的效果，而通過添加有機(jī)溶劑來提高電導(dǎo)率將需要大量的有機(jī)液體使溶解度低的氟代脂肪酸鹽類離子液體溶解，大大節(jié)約了電解液的用量成本。
文檔編號(hào)H01G11/64GK102956364SQ201110236360
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者周明杰, 鄧惠仁, 王要兵 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司