[發明專利]一種高電壓超級電容器

在審

• 申請號: 201711078631.5
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107910196A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 劉泳澎;陳聲日;賈偉;蒙志然;馮炯偉
• 申請（專利權）人: 肇慶綠寶石電子科技股份有限公司
• 主分類號: H01G11/62
• 分類號: H01G11/62;H01G11/60
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 鄧義華,廖苑濱

技術領域

本發明涉及電化學領域，特別是涉及了一種高電壓超級電容器。

背景技術

超級電容器是近年來出現的一種介于傳統電容器和二次電池之間的新型 環保儲能器件，一方面，與傳統電容器相比，超級電容器有著更高的能量密度；另一方面，與蓄電池相比，超級電容器具有較高的比功率密度和更長的循環使用壽命。因此，超級電容器結合了傳統電容器與蓄電池的優點，是一種良好的功率補償和儲能裝置，并已成功應用在消費電子類產品(例如計算機等)、能源交通(例如電動汽 車、太陽能和風能儲能等)、醫療器械、通信設備、功率補償等領域。

當前超級電容器行內最常見的產品多采取正負極質量相同的電極進行卷繞，電解液溶質采用四乙基四氟硼酸銨(TEABF₄)，溶劑為碳酸丙烯酯(PC)或乙腈(AN)，產品耐壓值分別為2.5V及2.7V。根據公式Q=1/2CU²，電容器的儲電量與耐壓值的平方成正比，耐壓值越低，產品的儲電量也就越低。可見，現有的超級電容器的耐壓值都偏小，所以儲電量太低，極大地限制了超級電容器的應用，因此，研發高電壓超級電容器能有效突破超級電容器的瓶頸。

電解液的分解電壓決定電容器的工作電壓，因此，研發高電壓超級電容器使用的電解液能有效突破超級電容器的瓶頸，尤其是尋找耐電壓更高的溶質，且更要實現超級電容器高耐電壓與長壽命的良好平衡。

發明內容

為了彌補已有技術的缺陷，本發明提供一種高電壓超級電容器。

本發明所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現：

一種高電壓超級電容器，包含電解液和浸入電解液的電芯，電芯是由正電極、負電極及設置于正電極和負電極中間的隔膜組成，正電極和負電極上附著有活性炭，其特征在于，所述電解液的溶質為雙吡咯烷螺環季銨鹽、N,N-二甲基吡咯烷四氟硼酸銨、N-甲基-1-氮雜二環[2.2.2]辛烷四氟硼酸銨中的一種，所述電解液的溶劑為環丁砜、二甲基硫醚、二甲基亞砜、二乙基砜中的一種或多種；所述正電極和負電極的質量比大于1。

進一步地，所述正電極和負電極的質量比大于1，且小于2。

進一步地，所述正電極和負電極的質量比為1.5。

進一步地，所述電解液的濃度為1-2mol/L。

進一步地，所述電解液的濃度為1.2mol/L。

進一步地，所述電解液的溶質為雙吡咯烷螺環季銨鹽，所述電解液的溶劑為環丁砜和二甲基硫醚，其中，環丁砜和二甲基硫醚的體積比為5:5。

進一步地，所述電解液的溶質為N,N-二甲基吡咯烷四氟硼酸銨，所述電解液的溶劑為環丁砜和二甲基硫醚，其中，環丁砜和二甲基硫醚的體積比為5:5。

進一步地，所述電解液的溶質為N-甲基-1-氮雜二環[2.2.2]辛烷四氟硼酸銨，所述電解液的溶劑為環丁砜和二甲基硫醚，其中，環丁砜和二甲基硫醚的體積比為5:5。

進一步地，所述活性炭是以石油焦為原料并經水蒸氣活化制備而來。

進一步地，所述高電壓超級電容器是指超級電容器的耐壓值為3V。

本發明具有如下有益效果：

本發明對電解液、正負極片的質量比以及對活性炭的制備方法進行改進優化，相互兼容和協同，使得采用本發明提供的超級電容器在3.0V高壓下，副反應少，產氣量少，內阻變化量小，容量衰退率低，3.0V 65℃高溫負荷壽命由500小時提升至2000小時。

需要說明的是本發明的技術效果是各個步驟技術特征協同作用的總和，各步驟之間具有一定的內在相關性，并非單個技術特征效果的簡單疊加。

具體實施方式

一種高電壓超級電容器，包含電解液和浸入電解液的電芯，電芯是由正電極、負電極及設置于正電極和負電極中間的隔膜組成。

所述電解液的溶質為雙吡咯烷螺環季銨鹽、N,N-二甲基吡咯烷四氟硼酸銨、N-甲基-1-氮雜二環[2.2.2]辛烷四氟硼酸銨中的一種，所述電解液的溶劑為環丁砜、二甲基硫醚、二甲基亞砜、二乙基砜中的一種或多種。優選地，所述電解液的溶質為雙吡咯烷螺環季銨鹽，所述電解液的溶劑為環丁砜和二甲基硫醚，其中，環丁砜和二甲基硫醚的體積比為5:5；更優選地，所述電解液的溶質為N,N-二甲基吡咯烷四氟硼酸銨，所述電解液的溶劑為環丁砜和二甲基硫醚，其中，環丁砜和二甲基硫醚的體積比為5:5；更優選地，所述電解液的溶質為N-甲基-1-氮雜二環[2.2.2]辛烷四氟硼酸銨，所述電解液的溶劑為環丁砜和二甲基硫醚，其中，環丁砜和二甲基硫醚的體積比為5:5。