[发明专利]基于相图设计的用于低温环境下的电解液、方法及应用

说明书

本发明公开了基于相图设计的用于低温环境下的电解液、方法及应用，设计的方法步骤如下：S1：配制不同摩尔比的溶剂；S2：在所述S1的溶剂中加入电解质至电解质处于饱和状态；S3：绘制二元相图；S4：根据二元相图筛选出凝固点低于‑50℃低温的电解液；S5：借助于杠杆规则计算出不同物系点下电解液的固相量和液相量，从而确定电解液的组成配比；S6：根据所选取的电解液进行相应的电化学测试，使得筛选出可在‑50℃条件下工作的电解液。本发明的电解液电导率达31.86mS/cm，粘度达到最低值7.90mm²/s，在1A/g时‑50℃的比电容高达110.787F/g，保持为25℃的56.91％。这大大拓展了电解液在极低温下的应用。

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，尤其涉及基于相图设计的用于低温环境下的电解液、方法及应用。

背景技术

超级电容器作为一种新型储能设备被广泛关注，其中，电解液作为超级电容器的关键组分影响着储能装置整体的性能。因此，为了获得高质量和优越性能的超级电容器，如何合理设计和优化电解液是本申请所要解决的问题。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了基于相图设计的用于低温环境下的电解液、方法及应用，该电解液在极低温下的电导率高，从而大大拓展了电解液在低温下的应用。

本发明提出的用于低温环境下的电解液，包含如下组分：电解质、去离子水、二甲基亚砜、酸添加剂。

优选地，所述电解质、去离子水、二甲基亚砜、酸添加剂的摩尔比为1:10-1:9-10:1-1.2。

优选地，所述电解质由锌盐和铝盐组成，且所述锌盐和铝盐的摩尔比为1:0.8-1.2。

优选地，所述锌盐为六水合高氯酸锌，所述铝盐为九水合硝酸铝。

优选地，所述酸添加剂为硝酸、D-葡萄糖酸中的一种或两种。

优选地，所述酸添加剂为硝酸和D-葡萄糖酸按摩尔比1:5-100组成的混合液

本发明提出的基于相图设计上述用于低温环境下的电解液的方法，方法步骤如下：

S1：配制不同摩尔比的溶剂；

S2：在所述S1的溶剂中加入电解质至电解质处于饱和状态；

S3：绘制二元相图；

S4：根据二元相图筛选出凝固点低于-50℃低温的电解液；

S5：借助于杠杆规则计算出不同物系点下电解液的固相量和液相量，从而确定电解液的组成配比；

S6：根据所选取的电解液进行相应的电化学测试，使得筛选出可在-50℃条件下工作的电解液。

优选地，所述S3中二元相图的左端由二甲基亚砜、去离子水和酸添加剂组成；二元相图的右端由电解质组成。

本发明提出的上述用于低温环境下的电解液在超级电容器中的应用。

作用机理

在电解液中加入硝酸、D-葡萄糖酸的有益之处是增加离子在单位体积中的流动，使它们更快地扩散到电极材料的空隙中，从而增加电流密度下的电容特性；由于可吸附在空隙中离子的数量是一定的，很快就会达到一个饱和状态，即空隙中完全充满离子。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果

(1)本发明通过在电解液中添加酸添加剂，提高了电解液的电导率，在1A/g时-50℃的比电容高达110.787F/g，保持为25℃的56.91％。