[发明专利]一种法拉电容及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电容技术领域，特别是涉及一种法拉电容及其制备方法。

背景技术

法拉电容又称为超大容量电容器或者电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的一种新型储能器件。法拉电容较传统电容器具有更大的容量和更高的能量密度；与电池相比，具有更高的功率密度和更长的循环寿命，可以实现大电流充放电。法拉电容在航空航天、军工领域、汽车行业、通信领域、仪器仪表、消费电子、电动玩具等领域都具有重要的应用市场。

法拉电容分为双电层电容器和电化学电容器两大类，其中双电层电容器按电解质的不同可以分为液体双电层电容器和固体双电层电容器，液体双电层电容器又可以分为水系电解液和有机系电解液两类；电化学电容器分为金属氧化物和导电高分子聚合物两类。目前，发展比较成熟的是液体双电层电容器，它以高比表面积活性炭为电极材料，其比表面积可高达2000-3000m²/g，远大于普通电解电容器的电极面积。因此，双电层电容器可以取得法拉级甚至数千法拉的高电容量。

法拉电容通过极化电解液来储能，它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。法拉电容器可以被视为悬浮在电解液中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。

在军工、高空等特殊领域，由于工作环境的特殊与严酷，需要法拉电容能够在更低的温度下工作。现有采用水系电解液的法拉电容的工作温度范围在-20～+70℃，采用有机电解液的法拉电容的工作温度范围在-40～+70℃，当温度更低时，电解液中的溶质溶解度急剧下降导致其导电性能明显降低，有的甚至发生电解液凝固的现象导致法拉电容失去导电能力和储能的作用，从而使器件不能正常工作。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种法拉电容及其制备方法，以解决在低温环境下法拉电容无法正常工作的问题，技术方案如下：

一种法拉电容，包括：正极、负极、隔膜、封装部件和电解液，

所述电解液的溶剂为丙烯碳酸酯和乙腈的混合溶液，所述丙烯碳酸酯和乙腈的体积比为5～20∶80～95；

所述电解液的溶质为四氟硼酸四乙基铵。

优选地，所述四氟硼酸四乙基铵的浓度范围为0.5～1.5mol/L。

优选地，所述丙烯碳酸酯和乙腈的体积比为5∶95。

优选地，所述丙烯碳酸酯和乙腈的体积比为10∶90。

优选地，所述丙烯碳酸酯和乙腈的体积比为20∶80。

优选地，所述电解液中的含水量小于20ppm。

一种法拉电容的制备方法，包括：

a)、将活性炭、炭黑和聚偏氟乙烯溶解在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，混合均匀，得到浆料；

b)、将所述浆料涂在铝箔上制成极片，然后将所述极片压制分切得到正极片和负极片；

c)、将所述正负极片与隔膜卷绕制成法拉电容芯包，将所述法拉电容芯包干燥处理后浸入电解液；所述电解液的溶剂为体积比为5～20∶80～95的丙烯碳酸酯和乙腈，溶质为四氟硼酸四乙基铵；最后封口，制成法拉电容。

优选地，所述四氟硼酸四乙基铵的浓度范围为0.5～1.5mol/L。

优选地，所述电解液中的含水量小于20ppm。

本发明提供一种法拉电容及其制备方法，本发明提供的法拉电容采用体积比为5～20∶80～95的丙烯碳酸酯和乙腈作为电解液的溶剂，溶质为四氟硼酸四乙基铵，由于丙烯碳酸酯和乙腈混合的电解液在低温环境下不会发生电解液凝固的现象，并有高的导电率，实现了法拉电容在低温环境下正常工作的目的。

附图说明

图1为本发明实施例2所提供的法拉电容在-55℃低温环境下充放电测试曲线图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例提供的法拉电容，包括：正极、负极、隔膜、封装部件和电解液，电解液的溶剂为丙烯碳酸酯(PC)和乙腈(AN)的混合溶液，丙烯碳酸酯和乙腈的体积比为5～20∶80～95，电解液的溶质为四氟硼酸四乙基铵。

优选地，电解液中的四氟硼酸四乙基铵的浓度范围为0.5～1.5mol/L。

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明提供的法拉电容的制备方法进行描述。

实施例1：