[发明专利]一种超级电容器用电解液及超级电容器

说明书

为克服现有超级电容器难以在超低温环境下工作的问题，本发明提供了一种超级电容器电解液，包括主溶剂、电解质盐和助溶剂，所述助溶剂选自如结构式1所示的氟代醚：其中，R₁和R₂中至少一个为氟代烷基。同时，本发明还公开了包括上述超级电容器电解液的超级电容器。本发明提供的超级电容器电解液有效兼顾超级电容器的高温和超低温电化学性能，在较宽温度窗口下均能长时间稳定工作，尤其适用于超低温环境下的使用。

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种超级电容器用电解液及超级电容器。

背景技术

超级电容器是一种新型的储能器件，介于传统电容器和二次电池之间，兼具传统电容器快速充放电和高能量密度的特性。与传统电池相比，超级电容器具有显著的优点：较高的功率密度(5-30kW/kg，是锂离子电池的10-100倍)，可在短时间内放出几百甚至数千安培的电流；优异的循环稳定性，循环次数可达100万次；快速充电和放电，可以在几秒内完成快速的充电和放电循环；无自放电现象；安全性能好，适用于多种环境，被广泛应用于国防工业、城市轨道交通和公共交通、私家车、可穿戴器件、智能电网、电子器件等多领域。此外，超级电容器具有很宽的工作温度区间，近年来被越来越多的用于极地极寒条件下的能源供给系统，以及航天航空领域的照明、导航等高科技系统领域的能源储存于供应。

超级电容器电解液分为水系电解液和有机系有机电解液两种。有机系电解液一般采用乙腈(AN)或碳酸丙烯酯(PC)作为溶剂，季胺盐作为电解质盐。由于乙腈体系电解液和PC体系电解液在-40℃以下，溶质会逐步析出直至电解液完全冻结，从而显著增大ESR，劣化低温性能，目前商业化的超级电容器电解液在-40℃以下难以正常工作；-50℃超级电容器直接失效。而砜类体系电解液的电导率较低，在-20℃下电解液已出现凝固，严重制约了基于此类电解液的电容器在低温及超低温下的应用。目前商业化的超级电容器的正常工作温度范围是-40℃～70℃。在温度低于-45℃时，电解液凝固，电容器失效。但在很多领域如航天航空、极地、军工等特殊工作领域要求电子储能器件在-60℃以下工作，因此有必要开发新型耐低温超级电容器电解液满足当前市场的需要。

发明内容

针对现有超级电容器难以在超低温环境下工作的问题，本发明提供了一种超级电容器电解液及超级电容器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种超级电容器电解液，包括主溶剂、电解质盐和助溶剂，所述助溶剂选自如结构式1所示的氟代醚：

其中，R₁和R₂中至少一个为氟代烷基。

可选的，R₁和R₂各自独立地选自含1～10个碳原子的有机基团且R₁和R₂中至少一个为氟代烷基。

可选的，R₁和R₂各自独立地选自碳原子数1～4的氟代烷基、碳原子数1～4的链状烃基、碳原子数5～10的环状烃基或碳原子数6～10的芳香基团，且R₁和R₂中至少一个为氟代烷基。

可选的，所述结构式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种或多种。

可选的，以所述电容器电解液的总质量为100％计，所述助溶剂的含量为10％～50％，所述主溶剂和所述助溶剂的质量比为8:1～1:1.5。