[发明专利]双电层电容器用电解液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电解液领域，尤其涉及一种双电层电容器用电解液及其制备方法。

背景技术

双电层电容器是一种新型能量存储装置，具有高功率密度、高循环寿命、快速充放电性能好、节约能源和绿色环保等优点，被广泛应用于军事领域、移动通讯装置、计算机、以及电动汽车的混合电源中。电解液作为双电层电容器的重要组成部分，对双电层电容器的储电性能有很大影响，决定着电容器的等效内阻、工作电压范围、储电容量、工作温度和工作环境。

离子液体是在室温或接近室温的条件下完全由离子组成的有机液体物质。作为一种新型的电解液，离子液体的出现，大大拓展了双电层电容器的应用领域。季铵盐为铵离子（NH⁴⁺）中的四个氢原子都被烃基取代而生成的化合物，通式R₄N⁺X^-，其中四个烃基R可以相同，也可以不同，X多为卤素负离子（F^-、Cl^-、Br^-、I^-），也可以是酸根等，季铵盐性质与无机铵盐相似，易溶于水，水溶液导电。季铵盐类离子液体因为原料成本低，电压窗口宽，是比较具有开发前景的离子液体电解液之一。然而，季铵盐类离子液体粒径大，表面张力大，从而影响双电层电容器电极材料比表面积的利用率，使以纯季铵盐类离子液体作电解液的双电层电容器的比电容偏小。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的问题和不足，提供一种双电层电容器用电解液及其制备方法，通过在季铵盐类离子液体中混合烷基酚聚氧乙烯醚，增加了电极材料比表面积的利用率，大大提升了双电层电容器的比电容。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种双电层电容器用电解液，其由季铵盐类离子液体和烷基酚聚氧乙烯醚混合而成，所述季铵盐类离子液体和所述烷基酚聚氧乙烯醚的摩尔比为1：0.001到1：0.05。

在所述的双电层电容器用电解液中，所述季铵盐类离子液体和所述烷基酚聚氧乙烯醚的摩尔比优选为1：0.01到1：0.04。

在所述的双电层电容器用电解液中，所述烷基酚聚氧乙烯醚为己烷基酚聚氧乙烯醚、庚烷基酚聚氧乙烯醚、辛烷基酚聚氧乙烯醚、壬烷基酚聚氧乙烯醚中的一种。

在所述的双电层电容器用电解液中，所述季铵盐类离子液体由季铵盐类阳离子与四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚铵阴离子、三氟乙酸阴离子、三氟甲基磺酸阴离子中的任意一种阴离子构成。

在所述的双电层电容器用电解液中，所述季铵盐类阳离子为甲基三乙基季铵阳离子、四乙基季铵阳离子，三甲基丙基季铵阳离子中的一种。

本发明的技术方案还涉及一种双电层电容器用电解液的制备方法，包括以下步骤：在手套箱中，将摩尔比为1：0.001到1：0.05的季磷盐类离子液体和烷基酚聚氧乙烯醚混合，搅拌10~60分钟后，所述烷基酚聚氧乙烯醚均匀分散于所述季磷盐类离子液体中，得到所述双电层电容器用电解液。

在所述的双电层电容器用电解液的制备方法中，所述季铵盐类离子液体和所述烷基酚聚氧乙烯醚的摩尔比优选为1：0.01到1：0.04。

在所述的双电层电容器用电解液的制备方法中，所述烷基酚聚氧乙烯醚为己烷基酚聚氧乙烯醚、庚烷基酚聚氧乙烯醚、辛烷基酚聚氧乙烯醚、壬烷基酚聚氧乙烯醚中的一种。

在所述的双电层电容器用电解液的制备方法中，所述季铵盐类离子液体由季铵盐类阳离子与四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚铵阴离子、三氟乙酸阴离子、三氟甲基磺酸阴离子中的任意一种阴离子构成。

在所述的双电层电容器用电解液的制备方法中，所述季铵盐类阳离子为甲基三乙基季铵阳离子、四乙基季铵阳离子、三甲基丙基季铵阳离子中的一种。

与现有技术相比，本发明的双电层电容器用电解液，由季铵盐类离子液体和烷基酚聚氧乙烯醚混合而成。季铵盐类离子液体因为粒径大，表面张力大，从而影响双电层电容器电极材料比表面积的利用率，使得以纯季铵盐类离子液体作电解液的双电层电容器的比电容小。而本发明的的双电层电容器用电解液，在季铵盐类离子液体中加入烷基酚聚氧乙烯醚之后，可增加季铵盐类离子液体与电极材料的润湿性，使电解液粒子进入到电极材料的较小孔中，增加了电极材料比表面积的利用率，进而大大增加了双电层电容器的比电容。因此，本发明的电解液能大大提高双电层电容器的比电容。

附图说明

图1是本发明实施例1的充放电曲线。