本發(fā)明一種鋅離子超級電容器電解液，屬于超級電容器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

超級電容器是一種介于電池與普通電容之間的儲能器件，具有廣闊的應(yīng)用前景。將功率特性、能量特性明顯的的超級電容器與其它類型的動力電池匹配復(fù)合電源使用，在滿足節(jié)能及新能源汽車的使用要求的同時，可以大大提高電池的效率，延長使用壽命。例如，將鋰離子電池與超級電容器組成復(fù)合電源，超級電容器可以在啟動、加速、爬坡等大功率輸出工況工作，鋰離子電池提供汽車的續(xù)駛里程所需動力，二者的組合，提高了汽車的動力性能，延長了電池的使用壽命。

不同類型的蓄電池與超級電容器的組合啟發(fā)人們進(jìn)行動力電池的內(nèi)部結(jié)合研究，將某一種動力電池的特征元素與另外一種動力電池的特征元素，通過體系的優(yōu)化設(shè)計，在同一單體內(nèi)融合，可以使其兼具兩種動力儲能特征。而電極材料、隔膜、電解液等即是特征元素的代表。電解液是超級電容器的關(guān)鍵組成，其性能對超級電容的內(nèi)阻、倍率性能、壽命及安全性能等具有重要的影響。

公開號為cn102254691a的專利公開了一種低溫型超級電容器電解液通過在電解液的主體溶劑為非水有機(jī)溶劑為質(zhì)子惰性的乙腈或丙烯碳酸酯中添加低熔點(diǎn)溶劑，使得超級電容器的電解液能夠在低溫下具有較好的離子導(dǎo)通性，從而使超級電容器能夠在低溫下工作。

公開號為cn103077834a的專利公開了一種基于水系中性電解液的不對稱超級電容器及制備，該電容器中的電解液采用0.5mol/l的硫酸鈉溶液。

公開號為cn103811196a的專利公開了一種超級電容器水性電解液，其原料組成包括去離子水、中性無機(jī)電解質(zhì)鹽、低溫添加劑、耐電壓添加劑，低溫添加劑為有機(jī)醇類化合物，其體積占電解液總體積的5%～40%，耐電壓添加劑為環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)中間體、二氯丁烷交聯(lián)中間體、四甲基丙二胺d-13、香草醛、苯甲醛、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚中的至少一種，中性無機(jī)電解質(zhì)鹽為li2so4·h2o、nh4cl、nac1、kc1、(nh4)2so4、nh4no3、nano3、kno3中的至少一種，其在電解液中的濃度為0.5～3mol/l。

公開號為cn105405683a的專利公開了一種活性炭超級電容器用高壓水系電解液及其制備方法，能提高超級電容器的工作電壓及能量密度。其技術(shù)方案（1）溶劑、溶質(zhì)的選擇：其中溶劑采用去離子水或蒸餾水，溶質(zhì)khso4和licl均采用分析純，水與溶質(zhì)khso4的質(zhì)量配比為1000∶28～210，水與溶質(zhì)licl的質(zhì)量配比分別為1000∶0～20；（2）電解液配置：將準(zhǔn)確稱量的khso4倒入20～50℃去離子水或蒸餾水中，攪拌使其完全溶解后，再加入稱量的licl進(jìn)行溶解，得到活性炭超級電容器用耐高壓水系電解液。該方法所制備的電解液具有良好的使用性能，具備良好的溶液穩(wěn)定性能、耐高壓性能、對集流體低的腐蝕性能和良好的低溫導(dǎo)電性能，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。但是上述專利中的電解液的低溫性能較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鋅離子超級電容器電解液，其提高了低溫性能，在低溫下有比較高的的比容量保持率。本發(fā)明通過測試電解液的冰點(diǎn)，以及冰點(diǎn)下的扣式電容器的比容量，證明該電解液的低溫性能比較好。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種鋅離子超級電容器電解液，包括去離子水、無機(jī)電解質(zhì)鹽、鹽酸溶液以及乙醇，其特征在于：乙醇體積占電解液總體積的20%～50%，所述無機(jī)電解質(zhì)鹽在電解液中的濃度為2～4.5mol/l，鹽酸溶液的濃度為0.3～1mmol/l。

所述無機(jī)電解質(zhì)鹽為氯化鋅。

本發(fā)明的積極效果是乙醇的加入有效提高了超級電容器的低溫性能，通過調(diào)節(jié)乙醇的體積與電解液總體積的百分比，在提高超級電容器的低溫性能同時保證了電解液的電導(dǎo)率，避免了因超級電容器的容量不足引起的功率下降問題。無機(jī)電解質(zhì)鹽在配制過程中加入少量的鹽酸溶液，提高了氯化鋅的溶解度。無機(jī)電解質(zhì)鹽采用氯化鋅，有利于提高超級電容器的電化學(xué)性能，在低溫下有比較高的的比容量保持率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1常溫下的充放電曲線圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1冰點(diǎn)下的充放電曲線圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2常溫下的充放電曲線圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2冰點(diǎn)下的充放電曲線圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例3常溫下的充放電曲線圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例3冰點(diǎn)下的充放電曲線圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例4常溫下的充放電曲線圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例4冰點(diǎn)下的充放電曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，所述的實(shí)施例只是對本發(fā)明的權(quán)利要求的具體描述，權(quán)利要求包括但不限于所述的實(shí)施例內(nèi)容。

一種鋅離子超級電容器電解液，該電解液的原料組成包括去離子水、無機(jī)電解質(zhì)鹽氯化鋅、鹽酸溶液；

原料組成還包括低溫添加劑乙醇，占電解液總體積的20%～50%，無機(jī)電解質(zhì)鹽氯化鋅在電解液中的濃度為2～4.5mol/l，鹽酸溶液的濃度為0.3～1mmol/l。

實(shí)施例1：

一種鋅離子超級電容器電解液，該電解液的原料組成包括去離子水、無機(jī)電解質(zhì)鹽氯化鋅、乙醇、鹽酸溶液，乙醇的體積占電解液總體積的20%，所述無機(jī)電解質(zhì)鹽氯化鋅在電解液中的濃度為2mol/l，鹽酸溶液的濃度為0.3mmol/l。制備時，先將無機(jī)電解質(zhì)鹽氯化鋅溶于去離子水中，并加鹽酸溶液用于消除沉淀，提高溶解度，得到電解質(zhì)鹽溶液，然后向電解質(zhì)鹽溶液加入乙醇并混合均勻得到鋅離子超級電容器電解液。電解液的冰點(diǎn)為-14.0℃。按照活性炭正極、隔膜、活性炭負(fù)極的順序放入扣式電容器殼中，注入電解液，封裝制成扣式超級電容器（活性炭/活性炭）。測試超級電容器的電化學(xué)性能。常溫下比容量為34.9f/g，冰點(diǎn)下比容量為32.0f/g，比容量保持率是91.7%。

實(shí)施例2：

步驟同實(shí)施例1，不同的是，所述低溫添加劑的體積占電解液總體積的30%，所述無機(jī)電解質(zhì)鹽在電解液中的濃度為2mol/l，鹽酸溶液的濃度為0.5mmol/l。電解液的冰點(diǎn)為-14.3℃。常溫下比容量為42.9f/g，冰點(diǎn)下比容量為42.5f/g，比容量保持率是99.0%。

實(shí)施例3：

步驟同實(shí)施例1，不同的是，所述低溫添加劑的體積占電解液總體積的40%，所述無機(jī)電解質(zhì)鹽在電解液中的濃度為3mol/l，鹽酸溶液的濃度為0.8mmol/l。電解液的冰點(diǎn)為-15.1℃。常溫下比容量為54.0f/g，冰點(diǎn)下比容量為46.8f/g，比容量保持率是86.7%。

實(shí)施例4：

步驟同實(shí)施例1，不同的是，所述低溫添加劑的體積占電解液總體積的50%，所述無機(jī)電解質(zhì)鹽在電解液中的濃度為4mol/l，鹽酸溶液的濃度為1mmol/l。電解液的冰點(diǎn)為-15.6℃。常溫下比容量為59.5f/g，冰點(diǎn)下比容量為53.5f/g，比容量保持率是89.9%。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種鋅離子超級電容器電解液，包括去離子水、無機(jī)電解質(zhì)鹽、鹽酸溶液以及乙醇，其特征在于：乙醇體積占電解液總體積的20%～50%，所述無機(jī)電解質(zhì)鹽在電解液中的濃度為2～4.5mol/L，鹽酸溶液的濃度為0.3～1mmol/L。其提高了低溫性能，在低溫下有比較高的比容量保持率。本發(fā)明通過測試電解液的冰點(diǎn)，以及冰點(diǎn)下的扣式電容器的比容量，證明該電解液的低溫性能比較好。

技術(shù)研發(fā)人員：馬千里;陳書禮;榮常如;曹婷婷;韓金磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國第一汽車股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.03
技術(shù)公布日：2017.09.26