專利名稱：電解液及其配制方法
電解液及其配制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解液，尤其涉及一種含有三氟乙酸鹽類離子液體的電解液及其配制方法。
背景技術(shù)：
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(yīng)用于軍事領(lǐng)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，決定著電容器的等效內(nèi)阻，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(zhì)。作為一種新型的電解液。離子液體作為電解液，具有電化學(xué)窗口寬、不揮發(fā)、不可燃、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點。三氟乙酸鹽類離子液體因為原料成本低，是比較具有開發(fā)前景的離子液體電解液之一，然而，三氟乙酸鹽類離子液體在制備過程中需要加入酸，因此三氟乙酸鹽類離子液體含有較多的酸類雜質(zhì)，在電化學(xué)循環(huán)過程中，酸能夠腐蝕雙層電容器的鋁箔，導(dǎo)致使用三氟乙酸鹽類離子液體做電解液的雙電層電容器的穩(wěn)定性降低。

發(fā)明內(nèi)容鑒于上述狀況，有必要提供一種可增加雙層電容器的穩(wěn)定性的電解液及其制備方法。一種電解液，包括三氟乙酸鹽類離子液體及溶于所述三氟乙酸鹽類離子液體中的碳酸鹽，所述三氟乙酸鹽類離子液體與所述碳酸鹽的質(zhì)量比為I : O. 001 I : 0.05。在優(yōu)選的實施例中，所述碳酸鹽為Li2CO3或CaC03。在優(yōu)選的實施例中，所述三氟乙酸鹽類離子液體由三氟乙酸根陰離子與咪唑鹽類陽離子、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構(gòu)成。在優(yōu)選的實施例中，所述咪唑鹽類陽離子為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為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，所述吡咯鹽類陽離子為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為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為丁基吡啶陽離子、戊基吡啶陽離子或己基吡啶陽離子。一種電解液，包括可由下述化學(xué)反應(yīng)得到的產(chǎn)物步驟一、提供質(zhì)量比為I : O. 001 I : O. 05的三氟乙酸鹽類離子液體和碳酸鹽，所述三氟乙酸鹽類離子液體中含有不可避免的酸類雜質(zhì)；步驟二、向所述三氟乙酸鹽類離子液體中加入所述碳酸鹽并攪拌溶解。在優(yōu)選的實施例中，所述碳酸鹽為Li2CO3或CaC03。在優(yōu)選的實施例中，所述三氟乙酸鹽類離子液體由三氟乙酸根陰離子與咪唑鹽類陽離子、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構(gòu)成。一種電解液的配制方法，包括以下步驟步驟一、提供質(zhì)量比為I : O. 001 I : O. 05的三氟乙酸鹽類離子液體和碳酸鹽；步驟二、向所述三氟乙酸鹽類離子液體中加入所述碳酸鹽并攪拌溶解。在優(yōu)選的實施例中，所述三氟乙酸鹽類離子液體由三氟乙酸根陰離子與咪唑鹽類陽離子、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構(gòu)成。在優(yōu)選的實施例中，所述碳酸鹽為Li2CO3或CaC03。上述電解液，通過加入碳酸鹽，碳酸鹽能夠與三氟乙酸鹽類離子液體中的酸類雜質(zhì)中的H+發(fā)生反應(yīng)，從而去除三氟乙酸鹽類離子液體中的酸，避免酸腐蝕雙層電容器的鋁箔，能提高使用該三氟乙酸鹽類離子液體做電解液的雙層電容器的穩(wěn)定性。

圖I為使用實施例一中的電解液的雙層電容器與傳統(tǒng)的雙層電容器在不同循環(huán)次數(shù)下的比電容值。
具體實施方式以下結(jié)合具體實施例對電解液及其配制方法做進一步詳細(xì)說明。一實施方式的電解液，包括三氟乙酸鹽類離子液體及溶于所述三氟乙酸鹽類離子液體中的碳酸鹽，所述三氟乙酸鹽類離子液體與所述碳酸鹽的質(zhì)量比為I : O. 001
I O. 05ο三氟乙酸鹽類離子液體由三氟乙酸根陰離子與咪唑鹽類陽離子、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構(gòu)成。三氟乙酸鹽類離子液體中含有不可避免的酸類雜質(zhì)。酸類雜質(zhì)為乙酸、HCl或HBr。優(yōu)選的，咪唑鹽類陽離子為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。優(yōu)選的，季胺鹽類陽離子為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。優(yōu)選的，吡咯類陽離子為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。優(yōu)選的，季膦鹽類陽離子為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。優(yōu)選的，吡啶鹽類陽離子為丁基吡啶陽離子、戊基吡啶陽離子或己基吡啶陽離子。碳酸鹽優(yōu)選為Li2CO3或CaCO3。可以理解，碳酸鹽不限于為Li2CO3或CaCO3，只要是能與三氟乙酸鹽類離子液體中的雜質(zhì)酸的H+發(fā)生反應(yīng)即可。三氟乙酸鹽類離子液體與所述碳酸鹽的質(zhì)量比優(yōu)選為I : O. 005 I : 0.02。上述電解液，通過加入碳酸鹽，碳酸鹽與三氟乙酸鹽類離子液體中的雜質(zhì)酸的H+發(fā)生反應(yīng)(MC03+2H+ = M2++C02+H20，其中M為金屬)，從而去除三氟乙酸鹽類離子液體中的酸，避免酸腐蝕雙層電容器的鋁箔，能大大提高使用該三氟乙酸鹽類離子液體做電解液的雙層電容器的穩(wěn)定性；且碳酸鹽的添加能增加使用該電解液的雙層電容器的穩(wěn)定性，降低成本。一實施方式的電解液，包括可由下述化學(xué)反應(yīng)得到的產(chǎn)物步驟一、提供質(zhì)量比為I : O. 001 I : O. 05的三氟乙酸鹽類離子液體和碳酸鹽，三氟乙酸鹽類離子液體中含有不可避免的酸類雜質(zhì)。三氟乙酸鹽類離子液體由三氟乙酸根陰離子與咪唑鹽類陽離子、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構(gòu)成。優(yōu)選的，咪唑鹽類陽離子為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。優(yōu)選的，季胺鹽類陽離子為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。優(yōu)選的，吡咯類陽離子為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。優(yōu)選的，季膦鹽類陽離子為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。優(yōu)選的，吡啶鹽類陽離子為丁基吡啶陽離子、戊基吡啶陽離子或己基吡啶陽離子。酸類雜質(zhì)為乙酸、HCl或HBr。碳酸鹽優(yōu)選為Li2CO3或CaCO3?？梢岳斫?，碳酸鹽不限于為Li2CO3或CaCO3，只要是能與三氟乙酸鹽類離子液體中的雜質(zhì)酸的H+發(fā)生反應(yīng)即可。三氟乙酸鹽類離子液體與所述碳酸鹽的質(zhì)量比優(yōu)選為I : O. 005 I : 0.02。優(yōu)選的，碳酸鹽中CO32+與三氟乙酸鹽類離子液體中雜質(zhì)酸的H+的摩爾比為I : 2。配制電解液時，可以先測定三氟乙酸鹽類離子液體中H+的濃度(如酸堿滴定法)，進而確定需要加入的碳酸鹽的量。步驟二、向所述三氟乙酸鹽類離子液體中加入所述碳酸鹽并攪拌溶解。上述電解液制備時，向三氟乙酸鹽類離子液體中加入碳酸鹽，使碳酸鹽與三氟乙酸鹽類離子液體中的雜質(zhì)酸的H+發(fā)生反應(yīng)，從而去除三氟乙酸鹽類離子液體中的H+，避免H+腐蝕雙層電容器的鋁箔，能大大提高使用該三氟乙酸鹽類離子液體做電解液的雙層電容器的穩(wěn)定性；且碳酸鹽的添加能增加使用該電解液的雙層電容器的穩(wěn)定性，降低成本?！獙嵤┓绞降碾娊庖旱呐渲品椒ǎㄒ韵虏襟E步驟一、提供質(zhì)量比為I : O. 001 I : O. 05的三氟乙酸鹽類離子液體和碳酸鹽。三氟乙酸鹽類離子液體由三氟乙酸根陰離子與咪唑鹽類陽離子、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構(gòu)成。三氟乙酸鹽類離子液體中含有不可避免的酸類雜質(zhì)，酸類雜質(zhì)為乙酸、HCl或HBr。優(yōu)選的，咪唑鹽類陽離子為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。優(yōu)選的，季胺鹽類陽離子為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。優(yōu)選的，吡咯類陽離子為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。優(yōu)選的，季膦鹽類陽離子為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。優(yōu)選的，吡啶鹽類陽離子為丁基吡啶陽離子、戊基吡啶陽離子或己基吡啶陽離子。碳酸鹽優(yōu)選為Li2CO3或CaC03。可以理解，碳酸鹽不限于為Li2CO3或CaCO3,只要是能與三氟乙酸鹽類離子液體中的雜質(zhì)酸的H+發(fā)生反應(yīng)即可。三氟乙酸鹽類離子液體與所述碳酸鹽的質(zhì)量比優(yōu)選為I : O. 005 I : 0.02。優(yōu)選的，碳酸鹽中CO32+與三氟乙酸鹽類離子液體中雜質(zhì)酸的H+的摩爾比為I : 2。配制電解液時，可以先測定三氟乙酸鹽類離子液體中H+的濃度(如酸堿滴定法)，進而確定需要加入的碳酸鹽的量。步驟二、向三氟乙酸鹽類離子液體中加入碳酸鹽并攪拌溶解。上述電解液的配制方法，向三氟乙酸鹽類離子液體中加入碳酸鹽并攪拌溶解，碳酸鹽與三氟乙酸鹽類離子液體中的雜質(zhì)酸的H+發(fā)生反應(yīng)，從而去除三氟乙酸鹽類離子液體中的酸，避免酸腐蝕雙層電容器的鋁箔，能大大提高使用該三氟乙酸鹽類離子液體做電解液的雙層電容器的穩(wěn)定性；且碳酸鹽的添加能增加使用該電解液的雙層電容器的穩(wěn)定性，成本較低。以下為實施例部分實施例一將碳酸鹽加入三氟乙酸鹽類離子液體中，攪拌至溶解可得到電解液。本實施方式中，碳酸鹽為Li2CO3，三氟乙酸鹽類離子液體為I-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸鹽，三氟乙酸鹽類離子液體與碳酸鹽的質(zhì)量比為I : 0.02。本實施方式中，配制電解液時，在手套箱中進行，將Li2CO3加入I-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸鹽中攪拌10 60分鐘使Li2CO3溶于I-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸鹽中。將上述電解液應(yīng)用于雙層電容器并測定該雙層電容器穩(wěn)定性。測試穩(wěn)定性時，以石墨烯為電極材料，使用實施例一制備的電解液，組裝成扣式電池，利用CHI660A電化學(xué)工作站對其進行恒流充放電測試，測得其比電容保持率，即于30攝氏度條件下，在O 2v窗口范圍內(nèi)，以lA/g的恒電流反復(fù)充放電1000個循環(huán)后的比電容與首次充放電比電容的比值。請參閱圖1，圖I為使用本實施例中的電解液的雙層電容器與使用未添加Li2CO3的三氟乙酸鹽類離子液體作為電解液的雙層電容器在不同循環(huán)次數(shù)下的比電容值。從圖I中可以看出，使用本實施例提供的電解液的雙層電容器的首次充放電比電容為108. 30F/g，循環(huán)1000次后的比電容為103. 15F/g，其保持率為95. 24%;而使用未添加Li2CO3的三氟乙酸鹽類離子液體作為電解液的雙層電容器的首次充放電比電容為108. 7F/g，循環(huán)1000次后的比電容為83. 03F/g，其保持率為76. 38%;使用本實施例的電解液的雙層電容器的比電容保持率比同等條件下測得的使用未添加Li2CO3的三氟乙酸鹽類離子液體I-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽作為電解液的雙層電容器的比電容保持率提高了 18. 86%，使用本實施例的電解液的雙層電容器的穩(wěn)定性有較大的提高。實施例二至十八實施例二至十八中，將碳酸鹽加入三氟乙酸鹽類離子液體中，攪拌至溶解可得到電解液。配制電解液時，在手套箱中進行。實施例二至十八中，碳酸鹽、三氟乙酸鹽類離子液體、三氟乙酸鹽類離子液體與碳酸鹽的配比、攪拌時間、循環(huán)1000次后的比電容保持率及比電容保持率提高的比率參見下表。
權(quán)利要求
1.一種電解液，其特征在于包括三氟乙酸鹽類離子液體及溶于所述三氟乙酸鹽類離子液體中的碳酸鹽，所述三氟乙酸鹽類離子液體與所述碳酸鹽的質(zhì)量比為I : O. OOl I O. 05ο
2.如權(quán)利要求I所述的電解液，其特征在于所述碳酸鹽為Li2CO3或CaC03。
3.如權(quán)利要求I所述的電解液，其特征在于所述三氟乙酸鹽類離子液體由三氟乙酸根陰離子與咪唑鹽類陽離子、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構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的電解液，其特征在于所述咪唑鹽類陽離子為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為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，所述吡咯鹽 類陽離子為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為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為丁基吡啶陽離子、戊基吡啶陽離子或己基吡啶陽離子。
5.一種電解液，其特征在于，包括可由下述化學(xué)反應(yīng)得到的產(chǎn)物 步驟一、提供質(zhì)量比為I : O. 001 I : O. 05的三氟乙酸鹽類離子液體和碳酸鹽，所述三氟乙酸鹽類離子液體中含有不可避免的酸類雜質(zhì)； 步驟二、向所述三氟乙酸鹽類離子液體中加入所述碳酸鹽并攪拌溶解。
6.如權(quán)利要求5所述的電解液，其特征在于所述碳酸鹽為Li2CO3或CaC03。
7.如權(quán)利要求5所述的電解液，其特征在于所述三氟乙酸鹽類離子液體由三氟乙酸根陰離子與咪唑鹽類陽離子、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構(gòu)成。
8.一種電解液的配制方法，包括以下步驟 步驟一、提供質(zhì)量比為I : O. 001 I : O. 05的三氟乙酸鹽類離子液體和碳酸鹽； 步驟二、向所述三氟乙酸鹽類離子液體中加入所述碳酸鹽并攪拌溶解。
9.如權(quán)利要求8所述的電解液的配制方法，其特征在于所述三氟乙酸鹽類離子液體由三氟乙酸根陰離子與咪唑鹽類陽離子、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構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求8所述的電解液的配制方法，其特征在于所述碳酸鹽為Li2CO3或CaCO3。
全文摘要
一種電解液，包括三氟乙酸鹽類離子液體及溶于所述三氟乙酸鹽類離子液體中的碳酸鹽，所述三氟乙酸鹽類離子液體與所述碳酸鹽的質(zhì)量比為1∶0.001～1∶0.05。上述電解液，通過加入碳酸鹽，碳酸鹽能夠與三氟乙酸鹽類離子液體中的雜質(zhì)酸的H+發(fā)生反應(yīng)，從而去除三氟乙酸鹽類離子液體中的酸，避免酸腐蝕雙層電容器的鋁箔，能提高使用該三氟乙酸鹽類離子液體做電解液的雙層電容器的穩(wěn)定性。本發(fā)明還提供另一種電解液及該電解液的配制方法。
文檔編號H01G11/84GK102956368SQ201110237919
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18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(shù)有限公司