[發明專利]一種超級電容器的電解液

在審

• 申請號: 201510565652.4
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105070530A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 楊晨;顧梅嶸
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01G11/62
• 分類號: H01G11/62;H01G11/60
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 賈慧琴;張靜潔

技術領域

本發明屬于化學電源領域，涉及一種化學電源產品，具體涉及一種超級電容器電解液。

背景技術

超級電容器，又稱電化學電容器，是通過電極表面發生快速、可逆的電荷吸附/脫附過程或電化學反應過程進行能量的儲存和釋放的一種電化學儲能裝置。

超級電容器的比能量由如下公式表示：

式中，E—儲存的比能量；

C—超級電容器的電容量；

V—額定電壓；

m—超級電容器的重量。

而超級電容器的電容量則由如下公式表示：

式中，C—微分電容值；

—溶劑的相對介電常數；

—真空介電常數，其值為8.85×10^-12Fμm^-1；

S—電極/溶劑界面雙電層的面積；

d—電極/溶液界面雙電層的厚度。

由公式（1）和（2）可知，超級電容器的比能量與溶劑的相對介電常數成正比。

目前的超級電容器采用的有機溶劑多為：乙腈、碳酸丙烯酯、γ-丁內酯。這些溶劑的相對介電常數一般在30～60之間。因而制得的超級電容器產品的比能量大多在3～5Wh/kg。

因此，亟需開發一種新的電解液，其能大幅提高超級電容器的比能量，改善其循環性能。

發明內容

本發明的目的是通過配置新的電解液，解決目前的超級電容器比能量低，循環性能差的問題。

為達到上述目的，本發明提供了一種超級電容器的電解液，該電解液的溶質為四氟硼酸季銨鹽，溶劑為相對介電常數在100以上的質子惰性溶劑，該電解液在室溫時的濃度為0.5mol/L~2.0mol/L，所述的四氟硼酸季銨鹽的陽離子為Et₄N⁺、Et₃MeN⁺中的一種，陰離子為BF₄^-。

上述的超級電容器的電解液，其中，所述的四氟硼酸季銨鹽為Et₄NBF₄。

上述的超級電容器的電解液，其中，所述的質子惰性溶劑是指甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基丙酰胺中的任意一種或幾種。

上述的超級電容器的電解液，其中，所述的溶劑為丙酰胺和N-甲基丙酰胺的混合物。

上述的超級電容器的電解液，其中，所述的溶劑中N-甲基丙酰胺的比例為40%~80%，以體積百分數計。

上述的超級電容器的電解液，其中，所述電解液在室溫時的濃度為0.7mol/L~1.5mol/L。

本發明的電解液采用的溶劑相對介電常數較大，一般都在100以上，故而能在不顯著減少雙電層面積、增大雙電層厚度、降低超級電容器工作電壓的情況下，大幅度提高超級電容器的比能量。

附圖說明

圖1為采用本發明的實施例1的電解液制作的超級電容器的恒流充放電曲線。

圖2為采用本發明的實施例1的電解液制作的超級電容器的循環壽命曲線。

圖3為采用本發明的實施例2的電解液制作的超級電容器的恒流充放電曲線。

圖4為采用本發明的實施例2的電解液制作的超級電容器的循環壽命曲線。

圖5為采用本發明的實施例3的電解液制作的超級電容器的恒流充放電曲線。

圖6為采用本發明的實施例3的電解液制作的超級電容器的循環壽命曲線。

具體實施方式

下面結合附圖說明本發明的優選實施例。

實施例1

本例的超級電容器電解液，其溶質為Et₄NBF₄，溶劑為丙酰胺和N-甲基丙酰胺按照一定比例混合而成，其中N-甲基丙酰胺的比例以體積百分數計為40%，電解液在室溫時的濃度為0.7mol/L。

采用本例的電解液制成超級電容器。具體方法為：采用活性炭電極作為正負極片，采用紙隔膜或無紡布隔膜，在干燥房或手套箱中加注本例的電解液組裝成超級電容器。

圖1的測試結果表明，采用該電解液組裝的超級電容器，在2.5A電流下的充放電曲線幾乎為一條直線，其容量達到300F左右。

圖2的測試結果表明，經過50000周次的循環，超級電容器的容量保持在初始容量的88%以上。

實施例2