一種活性炭超級電容器用耐高壓水系電解液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電解液制備技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種超級電容器用高壓水系電解液及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超級電容器也稱電化學(xué)電容器，是一種新型的儲能元件，可快速充放電、使用 壽命長，在新能源汽車、信息技術(shù)、航空航天和國防等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。超級電容 器根據(jù)電解液的不同可分為有機體系和水溶液體系超級電容器，前者工作電壓2~4 V， 但電解液價格較昂貴，且電容器的裝配需要在無水無氧環(huán)境中進行；而水系電解液成本較 低，電容器生產(chǎn)工藝簡單，但工作電壓一般低于1.0 V。目前活性炭基超級電容器的水系 電解液通常采用酸性（H2SO4)和堿性（KOH)水溶液(工作電壓都低于1. OV)，而中性電解液 如堿金屬硫酸鹽的水溶液則用于非對稱超級電容器。
[0003] 進一步提高超級電容器能量密度是產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。根據(jù)公式E=1/2CU2可知，超 級電容器的能量密度E與電容C W及電壓U的平方成正比，因此，提高超級電容器電解液 的工作電壓，不但可W提高單體電容器的使用電壓，還可有效的提升其能量密度。
[0004] 因此開發(fā)一種新型高效的酸性或堿性活性炭超級電容器用耐高壓水系電解液，對 于提高單體電容器的電壓及其能量密度，具有重要的應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種活性炭超級電容器用高壓水系電解液及其制備方法， 提高超級電容器的工作電壓及其能量密度。
[0006] 本發(fā)明通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0007] 一種活性炭超級電容器用高壓水系電解液，采用的溶劑為去離子水或蒸饋水，其 特征在于：水與溶質(zhì)KHS04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;溶質(zhì)皿S〇4及LiCl是分析純。
[000引一種活性炭超級電容器用高壓水系電解液的制備方法，具體如下： (1)溶劑、溶質(zhì)的選擇：其中溶劑采用去離子水或蒸饋水，溶質(zhì)KHS04和LiCl均采用 分析純，水與溶質(zhì)K服04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：稱量KHS04倒入20~50°C去離子水或蒸饋水中，攬拌使其完 全溶解后；再加入稱量的LiCl進行溶解，得到活性炭超級電容器用耐高壓水系電解液。 [0009] 對上述方案的進一步限定：所述的去離子水的電阻率大于18MQ.cm,或者所述的 蒸饋水電導(dǎo)率小于5^^S/cm。 陽010] 本發(fā)明的有益效果： 1)本方法利用活性炭電極在硫酸鹽電解液中的析氧/析氨過電位與在目前使用的 H2SO4和KOH水溶液的差異，從而提高水系活性炭超級電容器的工作電壓，不會帶來額外能 耗W及材料和環(huán)境污染等問題，具有短流程、低成本和無污染等生產(chǎn)特點； 2)可W通過控制KHS04和LiCl原料成分、含量來控制電解液的電導(dǎo)率及耐壓窗口，控 制程度較好。在過壓充電的情況下，電解液分解產(chǎn)生氣體的危險遠(yuǎn)低于目前使用的H2SO4和 KOH水溶液，大幅降低電容器超壓充電發(fā)生爆炸的可能。
[0011] 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。
【具體實施方式】 陽〇1引 實施例1 采用電阻率大于ISMQ.cm的去離子水或電導(dǎo)率小于51^^/cm的蒸饋水，室溫下 (20~30°C )加入一定量分析純KHS04,成分配比為每升水加入82g KHS04,攬拌，待各原料充 分溶解后，得到活性炭超級電容器用耐高壓水系電解液。 陽〇1引 實施例2 將室溫下電阻率大于18MQ . cm的去離子水或電導(dǎo)率小于51^^/cm的蒸饋水加熱至 40°C，加入一定量分析純KHS04,成分配比為每升水加入139g KHS04,攬拌，待各原料充分 溶解后保溫10分鐘，然后停止加熱，在空氣中待其自然冷卻，得到活性炭超級電容器用耐 高壓水系電解液。
[0014] 實施例3 將室溫下電阻率大于18M Q . cm的去離子水或電導(dǎo)率小于5MS/cm的蒸饋水加熱至 50°C，加入一定量分析純KHS04,成分配比為每升水加入210g皿S〇4,攬拌，待各原料充分溶 解后保溫10分鐘，然后停止加熱，在空氣中待其自然冷卻，得到活性炭超級電容器用耐高 壓水系電解液。
[0015] 實施例4 將室溫下電阻率大于18MQ . cm的去離子水或電導(dǎo)率小于51^^/cm的蒸饋水加熱至 50°C，加入一定量分析純KHS04,成分配比為每升水加入106g KHS04,攬拌，待KHS04充分溶 解，然后加入5 g經(jīng)85°C烘干60min的LiCl,攬拌，待充分溶解后保溫10分鐘停止加熱，在 空氣中自然冷卻，得到活性炭超級電容器用耐高壓水系電解液。
[0016] 實施例5 將室溫下電阻率大于18M Q . cm的去離子水或電導(dǎo)率小于5MS/cm的蒸饋水加熱至 50°C，加入一定量分析純KHS04,成分配比為每升水加入106g KHS04,攬拌，待KHS04充分溶 解，然后加入10 g經(jīng)85°C烘干90min的LiCl,攬拌，待充分溶解后保溫10分鐘停止加熱， 在空氣中自然冷卻，得到活性炭超級電容器用耐高壓水系電解液。
[0017] 對W上實施例制備得到的耐高壓水系電解液裝配成對稱型活性炭超級電容器進 行性能測試，結(jié)果如下表1 :
從W上實驗結(jié)果可W看出，本發(fā)明提供的超級電容器用耐高壓水系電解液工作電壓高 于目前使用的H2SO4和KOH水溶液的電壓1. 0V，超級電容器器件的能量密度可提高150% W 上，500次循環(huán)容量保持率高于90%，具有良好的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項】
1. 一種活性炭超級電容器用高壓水系電解液，采用的溶劑為去離子水或蒸餾水，其特 征在于：水與溶質(zhì)KHS04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 ;溶質(zhì)1(邯04及LiCl是分析純。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種活性炭超級電容器用高壓水系電解液，其特征在于：所述 的去離子水的電阻率大于18ΜΩ.cm，或者所述的蒸餾水電導(dǎo)率小于5PS/cm。3. -種活性炭超級電容器用高壓水系電解液的制備方法，具體如下： (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)KHSOjPLiCl均采用 分析純，水與溶質(zhì)KHS04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：稱量KHS04倒入20~50°C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進行溶解，得到活性炭超級電容器用耐高壓水系電解液。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種活性炭超級電容器用高壓水系電解液的制備方法，其特征 在于：對上述方案的進一步限定：所述的去離子水的電阻率大于18ΜΩ. cm，或者所述的蒸 餾水電導(dǎo)率小于5PS/cm。
【專利摘要】本發(fā)明提供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)方案如下：（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。
【IPC分類】H01G11/62, H01G11/84, H01G11/60
【公開號】CN105405683
【申請?zhí)枴緾N201510908945
【發(fā)明人】沈培智, 曾大新, 張軍, 湯樂新
【申請人】湖北汽車工業(yè)學(xué)院
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月9日