[發明專利]一種鋰離子電容器用電解液

在審

• 申請號: 201611199546.X
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106848397A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 阮殿波;楊斌;劉秋香
• 申請（專利權）人: 寧波中車新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0566
• 分類號: H01M10/0566;H01M10/0568
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(普通合伙)33243
• 代理人: 洪珊珊

技術領域

本發明涉及一種電解液，尤其涉及一種鋰離子電容器用電解液，屬于儲能器件技術領域。

背景技術

鋰離子電容器作為一種兼具雙電層電容器功率特性及鋰離子電池能量優勢的新型儲能裝置，受到了學術界與工業界的廣泛關注，被認為是新一代超級電容器與鋰離子電池的重點發展方向(能量密度達10-20Wh/kg，功率密度達1-5kW/kg)。

通常情況下，鋰離子電容器是指正極活性物為高比能活性炭，負極活性物為高容量的炭材料組成(如人造石墨、軟炭、硬炭等)。然而，現階段對于該器件的研究主要集中在電極材料與電極制備工藝方式兩方面，在電容器重要組成部分的電解液方面則研究相對較少。

此外，現階段對于電解液的研究主要集中在耐高壓、產氣抑制劑、成膜劑等方面的研究，在結合鋰離子電容器儲能特性(正極是基于雙電層吸附原理儲能，負極是基于氧化還原反應儲能)的新型電解液研究則相對較少。因此，現階段的電解液難以滿足高容量、低內阻、長壽命的鋰離子電容器的制備與生產要求。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的上述問題，提出了一種能滿足高容量、低內阻、長壽命的鋰離子電容器用的電解液。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種鋰離子電容器用電解液，所述電解液以碳酸酯為溶劑，以鋰鹽和有機鹽為溶質，鋰鹽和有機鹽在電解液中的摩爾濃度均為1.6-2.0M。

本發明電解液中包含高濃度的鋰鹽和有機鹽，其中，高濃度鋰鹽主要用于縮短鋰離子的擴散距離，緩解循環過程鋰鹽的損耗；而高濃度有機鹽則主要用于正極電極的能量存儲，最終有利于實現鋰離子電容器高容量、低內阻、長壽命的使用特性。

在上述的一種鋰離子電容器用電解液中，所述碳酸酯為聚碳酸酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸亞乙烯酯中的至少一種。

在上述的一種鋰離子電容器用電解液中，所述碳酸酯由質量百分比為35-44wt％的碳酸乙烯酯、35-44wt％的碳酸甲乙酯、10-25wt％的碳酸二甲酯、1-2wt％的碳酸亞乙烯酯組成。這種配合方式是基于電解液的電導率、耐電壓以及與正負電極材料的兼容性而實驗驗證得到的。

在上述的一種鋰離子電容器用電解液中，所述鋰鹽為LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄中的至少一種。

在上述的一種鋰離子電容器用電解液中，所述有機鹽為SBP-BF₄、TEA-BF₄、TEMA-BF₄中的至少一種。

在上述的一種鋰離子電容器用電解液中，所述電解液的制備方法為：將鋰鹽加入到碳酸酯溶劑中混合均勻后加入有機鹽混合均勻，配制成電解液。

在上述的一種鋰離子電容器用電解液中，所述電解液的制備過程在水分含量低于1ppm、氧含量低于0.1ppm的環境下進行。

在上述的一種鋰離子電容器用電解液中，所述制備過程中的電解液的溫度為40-60℃。

本發明電解液中所選原材料均為工業上規模化產品，且制備過程僅需控制操作環境的水分含量、氧含量、混合溫度、混合時間以及混合轉速等，操作過程簡單，生產成本低，易于實現大批量生產。

作為優選，所述鋰離子電容器用電解液應用于鋰離子電容器中。

作為優選，所述鋰離子電容器的負極漿料由以下質量百分比成分組成：導電劑：2-10％，粘結劑：3-5％，分散劑：3-5％，炭負極材料：余量；其中，負極漿料的固含量為20-30wt％。

作為優選，所述炭負極材料為人造石墨、天然石墨、軟炭、硬炭中的一種或多種。

作為優選，所述鋰離子電容器的正極漿料由以下質量百分比成分組成：導電劑：4-10％，粘結劑：3-5％，分散劑：2-5％，活性炭材料：余量；其中，正極漿料的粘度為900-1500cps。

將上述正、負極漿料涂覆在腐蝕鋁箔上形成電極后經干燥、碾壓、沖切后獲得(50-60)mm*(70-80)mm的正、負極極片。

再將負極極片、纖維素隔膜、正極極片、纖維素隔膜按照“Z型”疊片方式組裝成鋰離子電容器的電芯。同時，在臨近最外層負極極片的隔膜外測疊入一定尺寸的金屬鋰片，與上述電芯組裝成鋰離子電容器的最終電芯。將該最終電芯放入一定尺寸的鋁塑膜外殼中后注入上述電解液，抽真空密封后即可得到鋰離子電容器。

與現有技術相比，本發明具有以下幾個優點：