[发明专利]一种锂离子电容器用电解液

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解液，尤其涉及一种锂离子电容器用电解液，属于储能器件技术领域。

背景技术

锂离子电容器作为一种兼具双电层电容器功率特性及锂离子电池能量优势的新型储能装置，受到了学术界与工业界的广泛关注，被认为是新一代超级电容器与锂离子电池的重点发展方向(能量密度达10-20Wh/kg，功率密度达1-5kW/kg)。

通常情况下，锂离子电容器是指正极活性物为高比能活性炭，负极活性物为高容量的炭材料组成(如人造石墨、软炭、硬炭等)。然而，现阶段对于该器件的研究主要集中在电极材料与电极制备工艺方式两方面，在电容器重要组成部分的电解液方面则研究相对较少。

此外，现阶段对于电解液的研究主要集中在耐高压、产气抑制剂、成膜剂等方面的研究，在结合锂离子电容器储能特性(正极是基于双电层吸附原理储能，负极是基于氧化还原反应储能)的新型电解液研究则相对较少。因此，现阶段的电解液难以满足高容量、低内阻、长寿命的锂离子电容器的制备与生产要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种能满足高容量、低内阻、长寿命的锂离子电容器用的电解液。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种锂离子电容器用电解液，所述电解液以碳酸酯为溶剂，以锂盐和有机盐为溶质，锂盐和有机盐在电解液中的摩尔浓度均为1.6-2.0M。

本发明电解液中包含高浓度的锂盐和有机盐，其中，高浓度锂盐主要用于缩短锂离子的扩散距离，缓解循环过程锂盐的损耗；而高浓度有机盐则主要用于正极电极的能量存储，最终有利于实现锂离子电容器高容量、低内阻、长寿命的使用特性。

在上述的一种锂离子电容器用电解液中，所述碳酸酯为聚碳酸酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。

在上述的一种锂离子电容器用电解液中，所述碳酸酯由质量百分比为35-44wt％的碳酸乙烯酯、35-44wt％的碳酸甲乙酯、10-25wt％的碳酸二甲酯、1-2wt％的碳酸亚乙烯酯组成。这种配合方式是基于电解液的电导率、耐电压以及与正负电极材料的兼容性而实验验证得到的。

在上述的一种锂离子电容器用电解液中，所述锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄中的至少一种。

在上述的一种锂离子电容器用电解液中，所述有机盐为SBP-BF₄、TEA-BF₄、TEMA-BF₄中的至少一种。

在上述的一种锂离子电容器用电解液中，所述电解液的制备方法为：将锂盐加入到碳酸酯溶剂中混合均匀后加入有机盐混合均匀，配制成电解液。

在上述的一种锂离子电容器用电解液中，所述电解液的制备过程在水分含量低于1ppm、氧含量低于0.1ppm的环境下进行。

在上述的一种锂离子电容器用电解液中，所述制备过程中的电解液的温度为40-60℃。

本发明电解液中所选原材料均为工业上规模化产品，且制备过程仅需控制操作环境的水分含量、氧含量、混合温度、混合时间以及混合转速等，操作过程简单，生产成本低，易于实现大批量生产。

作为优选，所述锂离子电容器用电解液应用于锂离子电容器中。

作为优选，所述锂离子电容器的负极浆料由以下质量百分比成分组成：导电剂：2-10％，粘结剂：3-5％，分散剂：3-5％，炭负极材料：余量；其中，负极浆料的固含量为20-30wt％。

作为优选，所述炭负极材料为人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭中的一种或多种。

作为优选，所述锂离子电容器的正极浆料由以下质量百分比成分组成：导电剂：4-10％，粘结剂：3-5％，分散剂：2-5％，活性炭材料：余量；其中，正极浆料的粘度为900-1500cps。

将上述正、负极浆料涂覆在腐蚀铝箔上形成电极后经干燥、碾压、冲切后获得(50-60)mm*(70-80)mm的正、负极极片。

再将负极极片、纤维素隔膜、正极极片、纤维素隔膜按照“Z型”叠片方式组装成锂离子电容器的电芯。同时，在临近最外层负极极片的隔膜外测叠入一定尺寸的金属锂片，与上述电芯组装成锂离子电容器的最终电芯。将该最终电芯放入一定尺寸的铝塑膜外壳中后注入上述电解液，抽真空密封后即可得到锂离子电容器。

与现有技术相比，本发明具有以下几个优点：