一种双层电容器用电解液及双层电容器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种双电层电容器用电解液，包括电解质和有机溶剂，所述的有机溶剂为腈类有机溶剂和其他有机溶剂的混合溶剂。本发明采用含氟阳离子电解质，其他有机溶剂为含氟有机溶剂，本发明通过上述电解质和有机溶剂的配合，提供了一种长期可靠性优良、工作电压高的电解液。该电解液可以提高双电层电容器的工作电压，增加其静电容量、功率密度、能量密度，并且可以提升安全性能，可以满足双电层电容器的电化学性能要求。
【专利说明】-种双层电容器用电解液及双层电容器
【技术领域】
[0001] 本发明属于电化学【技术领域】，具体涉及一种双层电容器用电解液。
【背景技术】
[0002] 双电层电容器又名超级电容器，是德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论 基础上的一种全新的电容器。当向电极充电时，处于理想极化电极状态的电极表面电荷将 吸引周围电解质溶液中的异性离子，使这些离子附于电极表面上形成双电荷层，构成双电 层电容。由于两电荷层的距离非常小（一般〇.5nm以下，远远小于普通电容器），再加之采 用特殊电极结构，使电极表面积成万倍的增加，从而可以储存极大的电容量。
[0003] 双电层电容器与二次电池相比具有可大电流充放电、超长循环寿命、无重金属环 境污染、原料成本低、免维护等特点，是当前公认的节能环保型的绿色电源。这些特点使得 双电层电容器在与新能源汽车、地铁动车、智能电网、太阳能风能发电配套、UPS电源、大型 起重机械、大功率武器等方面可发挥巨大的作用，在节能环保日益成为主题的今天，双电层 电容器的开发与应用越来越受到世界各国政府和企业的高度关注。
[0004] 目前双电层电容器成熟的商用电解液，采用TEA · BF4 (四氟硼酸四乙基铵）和 TEMA · BF4(四氟硼酸甲基三乙基铵）为电解质，乙腈为溶剂，在日新月异的新能源汽车、地 铁动车等应用领域，其存在工作电压低（不超过2. 7V)、放电电流小、低温性能差、安全性差 等缺点，按照电容器相关公式E = CV2/2、P = V2/R(E、C、V、P、R分别代表电容器能量、电容 量、电压、功率、内阻），工作电压直接影响双电层电容器的能量密度和功率密度，对各项性 能影响较大，因而开发高工作电压、放电电流大、低温性能差、静电容量高、安全性好的双电 层电容器用有机电解液，提高双电层电容器的功率密度和能量密度已成为当务之急。
[0005] 氟作为电负性最大、氧化性最强的元素，将其应用在电解质上，可以提高电解质 的氧化还原电压；氟原子半径小，可以提高电解质在溶剂中的解离度；此外，氟作为卤族元 素，具有一定阻燃效果，含氟基团的氟代溶剂具有高电压、阻燃、提高低温性能等特点。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种工作电压高的双层电容器用电解液。
[0007] 本发明所要解决的另一技术问题是提供一种采用上述电解液的双层电容器。
[0008] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0009] -种双电层电容器用电解液，包括电解质和有机溶剂，所述的电解质为结构式式 (1)所示物质、结构式式（2)所示物质或式（1)所示物质和式（2)所示物质的组合，
[0010]
【权利要求】
1. 一种双电层电容器用电解液，包括电解质和有机溶剂，其特征在于：所述的电解质 为结构式式（1)所示物质、结构式式（2)所示物质或式（1)所示物质和式（2)所示物质的 组合，
其中，RpR2独立地为碳原子数为1?4的氟代烷基，所述的氟代为部分氟代或全氟代； 所述的有机溶剂为腈类有机溶剂和其他有机溶剂的混合溶剂，所述的其他有机溶剂为 选自结构式为式（3)?式（9)所示物质中的一种或多种；
其中，其中R3、R4、R5、R6、R7独立地选自氢基、氟基、碳原子数为1?6的氟代烷基中的 任意一种，所述的氟代为部分氟代或全氟代；R8、R9独立地选自碳原子数为1?6的氟代烷 基，所述的氟代为部分氟代或全氟代。
2. 根据权利要求1所述的双电层电容器用电解液，其特征在于：所述的电解质为式 (1-1)、式（1-2)、式（1-3)、式（1-4)、式（2-1)、式（2-2)、式（2-3)、式（2-4)所不物质中的 一种或多种，
3.根据权利要求1所述的双电层电容器用电解液，其特征在于：所述的其他有机溶剂 为选自结构式为式（3-1)、式（3-2)、式（3-3)、式（3-4)、式（4-1)、式（4-2)、式（4-3)、式 (4-4)、式（5-1)、式（5-2)、式（5-3)、式（5-4)、式（6-1)、式（6-2)、式（6-3)、式（7-1)、式 (7-2)、式（7-3)、式（8-1)、式（8-2)、式（8-3)、式（9-1)、式（9-2)、式（9-3)所不物质中的 一种或多种，
4.根据权利要求3所述的双电层电容器用电解液，其特征在于：所述的其他有机溶剂 为选自结构式为式（3-1)、式（3-3)、式（4-1)、式（4-2)、式（4-3)、式（5-1)、式（5-2)、式 (5-3)、式（5-4)、式（6-2)、式（6 -3)、式（7-2)、式（8-1)、式（8-2)、式（8 -3)、式（9-1)、式 (9-2)、式（9-3)所示物质中的一种或多种。
5. 根据权利要求1所述的双电层电容器用电解液，其特征在于：所述的腈类有机溶剂 为选自乙腈、氟代乙腈、二氟乙腈、三氟乙腈、3, 3, 3-三氟丙腈、丁二腈、己二腈中的一种或 多种。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的双电层电容器用电解液，其特征在于：所述的 电解质的浓度为〇. 5?3.O摩尔/升。
7. 根据权利要求6所述的双电层电容器用电解液，其特征在于：所述的电解质的浓度 为0.7?2.0摩尔/升。
8. 根据权利要求1至5中任一项所述的双电层电容器用电解液，其特征在于：所述的 其他有机溶剂占所述的有机溶剂的质量分数不低于60%。
9. 根据权利要求8所述的双电层电容器用电解液，其特征在于：所述的其他有机溶剂 占所述的有机溶剂的质量分数为60 %?80%。
10. -种采用权利要求1至9中任一项所述的电解液的双电层电容器。
【文档编号】H01G11/62GK104319109SQ201410593992
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】熊鲲, 伍广田, 徐晓强, 郭军, 关士友, 李建中 申请人:江苏国泰超威新材料有限公司