[發明專利]一種耐高壓水系電解液及其在高電壓超級電容器中的應用

有效

• 申請號: 201911155345.3
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110783114B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李浩;盧海;李祥元
• 申請（專利權）人: 西安合容新能源科技有限公司
• 主分類號: H01G11/62
• 分類號: H01G11/62;H01G11/60;H01G11/64
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發明公開了一種耐高壓水系電解液，包括無機或有機鹽、去離子水、離子液體、有機溶劑，其中，所述無機或有機鹽占整個電解液的質量分數為10.05?50wt％，離子液體在所述電解液中的質量分數為5?20wt％，所述有機溶劑的質量分數為30.8％?77.95wt％，其余為去離子水。本發明還公開了一種耐高壓水系電解液在高電壓超級電容器中的應用。本發明解決了現有技術中存在的水系電解液黏度大、導電性差、內阻大的問題。

技術領域

本發明屬于超級電容器技術領域，具體涉及一種耐高壓水系電解液，本發明還涉及該耐高壓水系電解液在高電壓超級電容器中的應用。

背景技術

隨著近年來化石能源的不斷枯竭和環境的不斷惡化，人們對風能、太陽能、潮汐能等新型可持續能源的需求日益增加。超級電容器作為一種新型的儲能器件具有功率密度高、循環壽命長、使用溫度范圍寬等突出優點，在軍用設備領域、儲能、電動工具、軌道交通等眾多領域展示了巨大的應用潛力。

超級電容器現在常用電解液是有機電解液和水系電解液。商業化的有機電解液是以乙腈或碳酸丙烯酯為溶劑，四乙基四氟硼酸銨(Et₄NBF₄)或甲基三乙基四氟硼酸銨(Et₃MeNBF₄)為溶質的電解液。有機電解液的離子導電率低、粘度大，導致此超級電容器的功率密度低。同時有機電解液存在安全問題、組裝需要在無水無氧的條件下，未來的發展將受到一定的限制。現在常用的水系電解液是NaCl、KOH、H₂SO₄水溶液，由于水的分解電壓低，只有1.23V，導致由此電解液組裝成的超級電容器能量密度低。由于此水系電解液超級電容器在高壓下長期工作時，容量衰減快，循環壽命短，極大的限制了水系電解液在超級容器中的應用。

為了提高水系電解液的電壓窗口，現在常用的方法是配置高濃度(≥5mol/L，質量摩爾濃度)的無機鹽或有機鹽水溶液(如：高濃度LiNO₃、NaSO₄、NaClO₄水溶液)，但由于鹽的濃度太高，導致此種電解液的黏度特大、導電性不好、內阻大，因此降低此種水系電解液的黏度、提高電解液的導電性十分必要。

發明內容

本發明的目的是提供一種耐高壓水系電解液，解決了現有技術中存在的水系電解液黏度大、導電性差、內阻大的問題。

本發明的另一目的是提供一種耐高壓水系電解液在高電壓超級電容器中的應用。

本發明所采用的第一技術方案是，一種耐高壓水系電解液，包括無機或有機鹽、去離子水、離子液體、有機溶劑，其中，所述無機或有機鹽占整個電解液的質量分數為10.05-50wt％，離子液體在所述電解液中的質量分數為5-20wt％，所述有機溶劑的質量分數為30.8％-77.95wt％，其余為去離子水。

本發明第一技術方案的特點還在于，

有機鹽為雙三氟甲基磺酰亞胺鋰，雙三氟甲基磺酰亞胺鋰在去離子水中的質量摩爾濃度為5-21mol/L。

離子液體中陰離子為四氟硼酸或雙三氟甲磺酰亞胺根，所述離子液體的陽離子為咪唑、吡咯類、季銨、噻唑中的至少一種，其中，咪唑類離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體。

有機溶劑為低粘度有機溶劑，包括乙腈、丙腈、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、亞硫酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯、環丁砜中的至少一種。

有機溶劑為乙腈、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯中的兩種及兩種以上的混合物。

本發明所采用的第二技術方案是，一種耐高壓水系電解液在高電壓超級電容器中的應用。

本發明第二技術方案的特點還在于，