[發明專利]一種超級電容器用電解液及超級電容器

在審

• 申請號: 202010886656.3
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN114121500A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 向曉霞;王亞萌;錢韞嫻;劉中波;周密;金麗華
• 申請（專利權）人: 諾萊特電池材料（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01G11/64
• 分類號: H01G11/64
• 代理公司: 深圳眾鼎專利商標代理事務所(普通合伙) 44325
• 代理人: 譚果林

為克服現有超級電容器難以在超低溫環境下工作的問題，本發明提供了一種超級電容器電解液，包括主溶劑、電解質鹽和助溶劑，所述助溶劑選自如結構式1所示的氟代醚：其中，R₁和R₂中至少一個為氟代烷基。同時，本發明還公開了包括上述超級電容器電解液的超級電容器。本發明提供的超級電容器電解液有效兼顧超級電容器的高溫和超低溫電化學性能，在較寬溫度窗口下均能長時間穩定工作，尤其適用于超低溫環境下的使用。

技術領域

本發明屬于超級電容器技術領域，具體涉及一種超級電容器用電解液及超級電容器。

背景技術

超級電容器是一種新型的儲能器件，介于傳統電容器和二次電池之間，兼具傳統電容器快速充放電和高能量密度的特性。與傳統電池相比，超級電容器具有顯著的優點：較高的功率密度(5-30kW/kg，是鋰離子電池的10-100倍)，可在短時間內放出幾百甚至數千安培的電流；優異的循環穩定性，循環次數可達100萬次；快速充電和放電，可以在幾秒內完成快速的充電和放電循環；無自放電現象；安全性能好，適用于多種環境，被廣泛應用于國防工業、城市軌道交通和公共交通、私家車、可穿戴器件、智能電網、電子器件等多領域。此外，超級電容器具有很寬的工作溫度區間，近年來被越來越多的用于極地極寒條件下的能源供給系統，以及航天航空領域的照明、導航等高科技系統領域的能源儲存于供應。

超級電容器電解液分為水系電解液和有機系有機電解液兩種。有機系電解液一般采用乙腈(AN)或碳酸丙烯酯(PC)作為溶劑，季胺鹽作為電解質鹽。由于乙腈體系電解液和PC體系電解液在-40℃以下，溶質會逐步析出直至電解液完全凍結，從而顯著增大ESR，劣化低溫性能，目前商業化的超級電容器電解液在-40℃以下難以正常工作；-50℃超級電容器直接失效。而砜類體系電解液的電導率較低，在-20℃下電解液已出現凝固，嚴重制約了基于此類電解液的電容器在低溫及超低溫下的應用。目前商業化的超級電容器的正常工作溫度范圍是-40℃～70℃。在溫度低于-45℃時，電解液凝固，電容器失效。但在很多領域如航天航空、極地、軍工等特殊工作領域要求電子儲能器件在-60℃以下工作，因此有必要開發新型耐低溫超級電容器電解液滿足當前市場的需要。

發明內容

針對現有超級電容器難以在超低溫環境下工作的問題，本發明提供了一種超級電容器電解液及超級電容器。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

一方面，本發明提供了一種超級電容器電解液，包括主溶劑、電解質鹽和助溶劑，所述助溶劑選自如結構式1所示的氟代醚：

其中，R₁和R₂中至少一個為氟代烷基。

可選的，R₁和R₂各自獨立地選自含1～10個碳原子的有機基團且R₁和R₂中至少一個為氟代烷基。

可選的，R₁和R₂各自獨立地選自碳原子數1～4的氟代烷基、碳原子數1～4的鏈狀烴基、碳原子數5～10的環狀烴基或碳原子數6～10的芳香基團，且R₁和R₂中至少一個為氟代烷基。

可選的，所述結構式1所示的氟代醚包括四氟乙基四氟丙基醚、四氟乙基甲基醚、六氟丙基三氟乙基醚中的一種或多種。

可選的，以所述電容器電解液的總質量為100％計，所述助溶劑的含量為10％～50％，所述主溶劑和所述助溶劑的質量比為8:1～1:1.5。