專利名稱:一種電解液以及雙電層電容器的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及電化學領域,尤其涉及一種電解液。該發(fā)明還涉及一種使用該電解液的雙電層電容器。
背景技術:
雙電層電容器是一種新型能量存儲裝置,具有高功率密度、高循環(huán)壽命、快速充放電性能好等優(yōu)點,被廣泛應用于軍事領域、移動通訊裝置、計算機、以及電動汽車的混合電源等。作為雙電層電容器的重要組成部分,電解液對雙電層電容器的儲電性能有很大影響,決定著電容器的工作電壓范圍,儲電容量及工作溫度和工作環(huán)境。離子液體是在室溫或接近室溫的條件下完全由離子組成的有機液體物質。作為一種新型的電解液,離子液體的出現,大大拓展了雙電層電容器的應用領域。它具有電導率高、電化學窗口寬、不揮發(fā)、不可燃、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點。離子液體作為雙電層電容器的電解·液具有良好的發(fā)展前景,然而,純離子液體在室溫條件下的電容量不高,致使使用純離子液體做電解液的雙電層電容器的等效內阻偏大。六氟膦酸鹽類離子液體因為容易合成、成本低,是目前最常用的離子液體電解液之一,但因為電阻高,而限制了其作為雙電層電容器用電解液的應用,采用添加大量有機溶劑(乙腈、碳酸丙烯酯、I-丁內酯)的辦法能達到大大降低雙電層電容器等效內阻的目的,卻使雙電層電容器電解液的用量大大增加,從而增加成本。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低,且能降低電容器等效內阻的電解液。一種電解液,包括六氟膦酸鹽類離子液體和氟代烷基硼化物,所述六氟膦酸鹽類離子液體與氟代烷基硼化物的摩爾比為I : O. 001 I : O. 05 ;優(yōu)選,所述六氟膦酸鹽類離子液體與氟代烷基硼化物的摩爾比為I : O. 01 I : 0.05。上述電解液中,所述六氟膦酸鹽類離子液體中,陽離子選自咪唑鹽類陽離子、季胺鹽類陽離子、吡咯鹽類陽離子、季膦鹽類陽離子或吡啶鹽類陽離子,陰離子為六氟磷酸陰離子;其中所述咪唑鹽類陽離子選自I-丁基-3-甲基咪唑陽離子、I-丙基-3-甲基咪唑陽離子或I-乙基-3-甲基咪唑陽離子;所述季胺鹽類陽離子選自甲基三乙基季胺陽離子、四乙基季胺陽離子或三甲基丙基季胺陽離子;所述吡咯類陽離子選自丁基甲基吡咯陽離子、丙基甲基吡咯陽離子或乙基甲基吡咯陽離子;所述季膦鹽類陽離子選自三甲基己基季膦陽離子、三乙基己基季膦陽離子或三甲基戊基季膦陽離子;所述吡啶鹽類陽離子選自丁基吡啶陽離子、戊基吡啶陽離子或己基吡啶陽離子。
上述電解液中,所述氟代烷基硼化物選自2- 二氟代苯基-一氟代苯并二氧硼烷(即(C6H3F)O2B(C6H3F2))或2-全氟苯基-四氟苯并二氧硼烷(即(C6F4) O2B (C6F5))。本發(fā)明的另一目的在于提供一種雙電層電容器,該雙電層電容器使用本發(fā)明提供的上述電解液本發(fā)明提供一種雙電層電容器用電解液,其由六氟膦酸鹽類離子液體和氟代烷基硼化物混合而成;而氟代烷基硼化物能與pf6-(即六氟膦酸陰離子)形成配合物,從而使六氟膦酸鹽類離子液體的離解度增加,從而大幅度提高其電導率,大大降低雙電層電容器的等效內阻;并且氟代烷基硼化物是作為添加劑使用,只需要總質量的5%以內就能達到大幅度提高其電導率的效果,而通過添加有機溶劑來提高電導率將需要大量的有機液體使溶解度低的六氟膦酸鹽類離子液體溶解,大大節(jié)約了電解液的用量成本。
圖I為采用實施例I中的電解液制得的電容器的交流阻抗圖譜?!?br>
具體實施例方式下面結合附圖,對本發(fā)明的較佳實施例作進一步詳細說明。實施例I在手套箱中,將摩爾比為I : O. 05的I- 丁基-3-甲基咪唑六氟膦酸鹽和(C6H3F)O2B (C6H3F2)混合,攪拌20分鐘后,(C6H3F) O2B (C6H3F2)溶于I- 丁基_3_甲基咪唑六氟膦酸鹽中;此時,得到一種雙電層電容器用電解液,即含(C6H3F)O2B(C6H3F2)的I-丁基-3-甲基咪唑六氟膦酸鹽電解液。本實施例中,等效內阻的測試以石墨烯為電極材料,以各實施例為電解液,組裝成電容器,本實施例中為扣式電池,利用CHI660A電化學工作站對其進行交流阻抗測試,從交流阻抗譜中科直接讀出其等效內阻。圖I為采用實施例I中的電解液制得的電容器的交流阻抗譜;其中,橫坐標為實部,縱坐標為虛部(交流阻抗測出來的數據為經過數學模型處理得出的復數,交流阻抗圖譜為復數平面圖,實部和虛部分別對應數學模型的實數部分和虛數部分);從圖I中可以看出,本發(fā)明實施例I的等效內阻為22 Ω,而純離子液體的等效內阻為70 Ω,本發(fā)明實施例I的等效內阻比同等條件下測得的純離子液體I- 丁基-3-甲基咪唑六氟膦酸鹽電解液的等效內阻低68.6%。實施例2 24見下述表I
權利要求
1.一種電解液,其特征在于,該電解液包括六氟膦酸鹽類離子液體和氟代烷基硼化物,所述六氟膦酸鹽類離子液體與氟代烷基硼化物的摩爾比為I : O. OOl I : 0.05。
2.根據權利要求I所述的電解液,其特征在于,所述六氟膦酸鹽類離子液體與氟代烷基硼化物的摩爾比為I : O. 01 I : 0.05。
3.根據權利要求I或2所述的電解液,其特征在于,所述六氟膦酸鹽類離子液體中,陽離子選自咪唑鹽類陽離子、季胺鹽類陽離子、吡咯鹽類陽離子、季膦鹽類陽離子或吡啶鹽類陽離子,陰離子為六氟磷酸陰離子。
4.根據權利要求3所述的電解液,其特征在于,所述咪唑鹽類陽離子選自I-丁基-3-甲基咪唑陽離子、I-丙基-3-甲基咪唑陽離子或I-乙基-3-甲基咪唑陽離子。
5.根據權利要求3所述的電解液,其特征在于,所述季胺鹽類陽離子選自甲基三乙基季胺陽離子、四乙基季胺陽離子或三甲基丙基季胺陽離子。
6.根據權利要求3所述的電解液,其特征在于,所述吡咯類陽離子選自丁基甲基吡咯陽離子、丙基甲基吡咯陽離子或乙基甲基吡咯陽離子。
7.根據權利要求3所述的電解液,其特征在于,所述季膦鹽類陽離子選自三甲基己基季膦陽離子、三乙基己基季膦陽離子或三甲基戊基季膦陽離子。
8.根據權利要求3所述的電解液,其特征在于,所述吡啶鹽類陽離子選自丁基吡啶陽離子、戊基吡啶陽離子或己基吡啶陽離子。
9.根據權利要求I或2所述的電解液,其特征在于,所述氟代烷基硼化物選自2-二氟代苯基-一氟代苯并二氧硼烷或2-全氟苯基-四氟苯并二氧硼烷。
10.一種雙電層電容器,其特征在于,該雙電層電容器使用權利要求I所述的電解液。
全文摘要
本發(fā)明屬于電化學領域,其公開了一種電解液及雙電層電容器;其中,該電解液包括摩爾比為1∶0.001~1∶0.05的六氟膦酸鹽類離子液體和氟代烷基硼化物。本發(fā)明提供一種雙電層電容器用電解液,其由六氟膦酸鹽類離子液體和氟代烷基硼化物混合而成;而氟代烷基硼化物能與PF6-形成配合物,從而使六氟膦酸鹽類離子液體的離解度增加,從而大幅度提高其電導率,大大降低雙電層電容器的等效內阻;并且氟代烷基硼化物是作為添加劑使用,只需要總質量的5%以內就能達到大幅度提高其電導率的效果,而通過添加有機溶劑來提高電導率將需要大量的有機液體使溶解度低的六氟膦酸鹽類離子液體溶解,大大節(jié)約了電解液的用量成本。
文檔編號H01G11/64GK102956363SQ201110236239
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權日2011年8月17日
發(fā)明者周明杰, 鄧惠仁, 王要兵 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司