[发明专利]一种含硼离子液体超级电容器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学新能源领域，具体涉及一种含硼离子液体超级电容器的制备方法。

背景技术

超级电容是一种介于物理电源和化学电源间的新型绿色储能能源，将能量存储于电极材料与电解质界面。其根本优势还在于它的双电层电荷储能，区别于化学电源电池，没有化学反应造成的体相变化，能够使充放电循环达到几十万（10⁵ - 10⁶）次，从根本上可以解决电池循环寿命短的问题，因此超级电容应用前景将会非常广阔。

目前水系超级电容器由于其电压低的缺点研制，应用有机溶剂电解液的超级电容的研制获得了较快的发展。由于其具有更高的工作电压（2.7V），表现出了高比能量、寿命长等特点，受到了广泛关注。但是，有机溶剂电解液的应用也带来了安全性问题也引起了消费者的注意，即在非常状态下，如冲撞、挤压、异常充放电等极端环境，发生燃烧等不安全行为。其内在原因就是现有超级电容采用了易燃易氧化的有机溶剂电解液。

本发明的目的是为了解决上述材料的不足，提供一种安全的新型含硼离子液体电解液并用于超级电容中。这种电解液中的锂盐具有较大阴离子及低晶格能，由于羰基氧与Li⁺的配位作用而导致锂盐的解离和有机单体间氢键的断裂，进而形成均一稳定的室温离子液体。与咪唑鎓盐或其它有机季胺离子类室温离子液体体系相比，N 上取代基结构简单，从而体系粘度降低、离子电导率增大。以这种离子液体为电解液组装碳对称超级电容器，电压可达3.5V以上，适合在273-363K温度区间使用。高温状态性能更优（如313-363K）。这种超级电容器克服了水系电容器电压低（1V）及有机系超级电容器高温使用电解液恶化造成容量衰减等缺点，具有一定的应用优势。

发明内容

本发明提供了一种含硼离子液体超级电容器的制备方法，该电容器电解质制作过程无须添加任何添加剂，在超级电容中应用具有良好的能量密度及循环性能。

本发明采取的技术方案是：一种含硼离子液体超级电容器的制备方法，其特征在于制备方法如下：

（1）在手套箱中氩气氛围条件下，按配比称锂盐及有机化合物；

（2）搅拌加热制成稳定均一透明的离子液体电解液；

（3）利用制备的活性炭电极组装成超级电容器。

进一步，所述制成离子液体溶液所用的锂盐是下列锂盐的一种或几种；

。

 进一步，所述制成离子液体溶液所用的有机化合物是指含有酰胺基团的有机物，如尿素、乙烯脲、丙烯脲、乙酰胺、丙酰胺等一种或几种。

进一步，所述活性炭电极指活性炭、导电剂及粘结剂混溶于NMP涂膜而成。

进一步，活性炭电极涂膜所涉及到的集流体是金属箔片或薄片。

优选：含硼锂盐与有机化合物的摩尔配比0.12-0.30，搅拌速度为20-100 r/min, 加热温度为50-90摄氏度，加热时间10-60分钟，采用该离子液体电解液组装的超级电容器，能量密度达到15-50Wh/kg以上, 循环10000次，容量保持60%以上。

更优选：含硼锂盐与有机化合物的摩尔配比0.18-0.25，搅拌速度为40-60 r/min, 加热温度为60-80摄氏度，加热时间15-40分钟。采用该离子液体电解液组装的超级电容器，能量密度达到40Wh/kg以上, 循环10000次，容量保持70%以上。

本发明的优点为：本发明涉及的锂离子液体电解质具有良好的安全性及稳定性，而且无须添加任何添加剂，其较高电化学电压有利于提高超级电容器的能量储存，而且没有牺牲其良好的能量密度和循环性能。

具体实施方式

实施例1：

将锂盐与丙烯脲充分干燥，并在手套箱中氩气氛按照摩尔配比0.12称量，混合样品在反应瓶中。搅拌速度为40 r/min, 加热温度为60摄氏度，加热时间15分钟。采用该离子液体电解液组装的超级电容器，能量密度达到31Wh/kg, 0.5A/g循环10000次，容量保持68%。

实施例2：

将锂盐与尿素充分干燥，并在手套箱中氩气氛按照摩尔配比0.12称量，混合样品在反应瓶中。搅拌速度为20r/min, 加热温度为50摄氏度，加热时间60分钟。采用该离子液体电解液组装的超级电容器，能量密度达到34Wh/kg, 0.5A/g循环10000次，容量保持68%。

实施例3：