[发明专利]一种用于超级电容器的电解液和超级电容器

说明书

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种用于超级电容器的电解液和超级电容器。

背景技术

超级电容器是一种通过极化电解质实现储能的电化学元件，具有高放电比功率、优异的瞬时充放电性能和长循环寿命等优点，可以作为无污染的后备电源用于多种电器设备。

研究表明，超级电容器的性能主要与所使用的电解液有关，如J.P.Zheng等人详细讨论了电解液浓度对电容器性能的影响，认为电解液的浓度与电容器的电容、能量密度和功率密度等性能密切相关，电解液浓度越高，电容器性能越好(J.P.Zheng，T.R.Jow，The Effect of Salt Concentration in Electrolyteson the Maximum Energy Storage for Double Layer Capacitors.J Electrochem.Soc.1997，144，2417-2420)；B.E.Conway等人研究发现电解液的工作温度对电解液的电阻和电容器的电容性能也有影响(Electrochemical Supercapacitors，Scientific Fundamentals and Technological Applications，KluwerAcademic/Plenum Publishers，1999)。

目前电容器电解液主要有以水作为溶剂的水系电解液和以有机物作为溶剂的有机系电解液两大类，其中，水系电解液由于具有较高的导电率、电容器内部阻抗低、电解质分子直径小、价格低廉等优点而成为研究热点之一。但是，水系电解液中水的凝固点至沸点的温度范围较小，使得超级电容器的工作温度范围较小，且易冻结。同时，由于大部分电解质在水中的溶解度随温度的降低而减小，在低温下，水系电解液中的电解质不断析出，电解质的浓度降低，导致电解液导电率下降，电解液不能保持在常温下的良好的电化学性质，从而影响电容器的性能，甚至使电容器不能使用。

防冻液是一种具有防冻功能的冷却液，用于汽车等发动机内，具有防冻、防沸、防腐蚀、防水垢等优点，因此，本发明人考虑在电容器电解液中加入防冻液以降低电解液的凝固点，使电容器在较低温度下不冻结且能正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种电解液和超级电容器，使电解液具有较低的凝固点，不易冻结，同时具有较大的工作温度范围。

本发明提供了一种用于超级电容器的电解液，包括：

醇类、水和无机盐。

优选的，所述醇类占所述电解液的20wt％～50wt％。

优选的，所述醇类为甲醇、乙醇、乙二醇或丙三醇。

优选的，所述无机盐为高氯酸钠。

优选的，所述高氯酸钠的浓度为0.5M～6M。

优选的，所述无机盐为硫酸钠。

优选的，所述硫酸钠的浓度为0.25M～1M。

本发明还提供了一种超级电容器，包括：

正极、负极、介于正极和负极之间的隔膜和电解液；

所述电解液为醇类、水和无机盐的混合溶液。

优选的，所述正极为碳材料电极。

优选的，所述负极为碳材料电极。

与现有技术相比，本发明在以无机盐为电解质的水系电解液中添加了醇类构成醇-水-盐电解液，由于醇类的凝固点较低，得到的醇-水-盐电解液凝固点相对于水-盐电解液的凝固点较低，不易冻结，电解液在较低的温度下仍具有良好的电化学性能，突破了电解液在低温条件下使用的限制。进一步的，本发明优选以高氯酸钠作为电解质，得到的醇-水-高氯酸钠电解液具有较高的导电率、较大的工作温度范围和较宽的电位窗，使电解液在低温条件下仍具有较好性能。本发明提供的超级电容器以醇-水-盐作为电解液，在低温下也具有良好的性能，如具有较高的能量密度和功率密度，充放电时电容器容量衰减缓慢等优良性能。此外，本发明提供的电解液和超级电容器制备工艺简单、原材料价格低廉、便于操作，降低了生产成本和使用成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的超级电容器电极在25℃下的扫速-比电容曲线图；

图2为本发明实施例提供的超级电容器电极的ragone plot曲线图；

图3为本发明实施例提供的超级电容器在25℃的恒流充放电测试曲线图；

图4为本发明实施例提供的超级电容器在15℃的恒流充放电测试曲线图；

图5为本发明实施例提供的超级电容器在0℃的恒流充放电测试曲线图；

图6为本发明实施例提供的超级电容器在-20℃的恒流充放电测试曲线图。

具体实施方式