[发明专利]一种低温型超级电容器电解液

说明书

技术领域

在本发明涉及超级电容器电解液，具体地说是一种低温型超级电容器电解液，属于精细化学品技术领域。

背景技术

在超级电容器是一种介于常规电容器和蓄电池之间的新型储能设备及器件，它具有比常规电容器更大的比能量，比蓄电池更大的比功率和循环使用寿命，兼具有环境适应性强、无记忆效应、免维护、对环境无污染等优点。伴随着全球能源的日益枯竭和生态环境的日益恶化，超级电容器自面世以来全球需求快速增长，已成为化学电源领域新的产业亮点，在汽车（特别是电动汽车、混合燃料汽车和特殊载重车辆）、电力、铁路、通讯、国防、消费性电子产品等方面有着巨大的应用价值和市场潜力。

目前超级电容器耐低温在-40℃以上，对于某些特殊场合的用途，如军工、航天等领域的应用则受到限制。主要原因之一就是超级电容在低温下的性能不佳，因此拓宽工作温度范围已成为超级电容器亟待解决的问题。由电解液入手来改善温度性能是可行的技术途径之一，这是因为超级电容器电解液的性能及其与正负极形成的界面状况很大程度上影响超级电容器的温度性能。

目前超级电容器所使用的电解液包括水系和有机系两种。水系电解液通常使用硫酸或者KOH等碱性溶液，单元工作电压只有1V左右，且有较强的腐蚀性，目前应用较少。有机系电解液主要使用TEABF₄/AN或TEABF₄/PC电解液，单元工作电压可达2.7V。AN基电解液由于AN的毒性和挥发性，其应用越来越受到限制。PC基电解液PC溶剂毒性较小，但在低温下对于TEABF₄的溶解度极低，这就制约了低温下提高超级电容器能量密度的空间。因此，寻找低温下具有较好性能的电解液是超级电容器领域研究工作者的努力方向。

发明内容

针对目前市场上对耐低温超级电容器的需要，本发明提供一种超级电容器的电解液，通过在电解液的主体溶剂为非水有机溶剂为质子惰性的乙腈或丙烯碳酸酯中添加低熔点溶剂，使得超级电容器的电解液能够在低温下具有较好的离子导通性，从而使超级电容器能够在低温下工作。

本发明电解液中的电解质盐阳离子为烷基季铵盐离子或烷基季磷盐离子中任何一种或几种的组合：阴离子为四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、高氯酸根离子或三氟甲基磺酸根离子中的任何一种或几种的组合。

本发明的主体溶剂为非水有机溶剂为质子惰性的乙腈、丙烯碳酸酯中的一种，添加溶剂为低熔点的丙腈、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸甲酯、丙酸甲酯和丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯等中的一种或几种。

在低温下工作的电解液适宜浓度为0.4-1mol/l，最高不超过1.5mol/l，最适宜浓度为0.5-0.8mol/l。

发明内容

针对目前市场上对耐低温超级电容器的需要，本发明提供一种超级电容器的电解液，通过在电解液的主体溶剂为非水有机溶剂为质子惰性的乙腈或丙烯碳酸酯中添加低熔点溶剂，使得超级电容器的电解液能够在低温下具有较好的离子导通性，从而使超级电容器能够在低温下工作。

本发明电解液中的电解质盐阳离子为烷基季铵盐离子或烷基季磷盐离子中任何一种或几种的组合：阴离子为四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、高氯酸根离子或三氟甲基磺酸根离子中的任何一种或几种的组合。

本发明的主体溶剂为非水有机溶剂为质子惰性的乙腈、丙烯碳酸酯中的一种，添加溶剂为低熔点的丙腈、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸甲酯、丙酸甲酯和丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯等中的一种或几种。

在低温下工作的电解液适宜浓度为0.4-1mol/l，最高不超过1.5mol/l，最适宜浓度为0.5-0.8mol/l。

具体实施方式

下面结合实施对本发明做进一步描述，本发明的实施包括但不限于下例实施方式。

实施例1

以四氟硼酸烷基季铵/乙腈溶液为空白电解液；在空白电解液中添加乙酸乙酯低熔点添加剂，得本发明的超级电容器电解液。

本实施例中1 mol/L的空白电解液和以1 mol/L的空白电解液配制的含质量百分数分别为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%低熔点添加剂的超级电容器电解液在-30℃时电导率如下表1所列：

 表1