功能型电解液及其制备方法和在锂离子电容器中的应用与流程

本发明属于电化学储能，特别涉及一种功能型电解液及其制备方法和在锂离子电容器中的应用。

背景技术：

1、随着碳中和、碳达峰目标的提出，新能源发电与电化学储能具有广阔的发展前景。作为一种重要的电化学储能器件，锂离子电容器因具有高功率密度、长循环寿命以及快速响应等特点，近年来得到了迅速的发展。电解液作为锂离子电容器或锂离子电池最重要的组成部分，其不仅能持续为储能器件充放电输送阴阳离子，同时还为离子在正负极之间迁移提供了必要的液体环境，在正负极之间起着输送和传导电流的作用，直接影响到电化学器件的充放电性能，如倍率性能、循环性能、高低温性能，以及安全性和成本等。因此，设计与电极材料匹配的电解液体系是提高锂离子电容器性能的关键。

2、现有技术中，有一种包含了丙烯碳酸酯、六氟磷酸锂、成膜稳定剂和高温稳定剂的电解液，该电解液改善了储能器件的高低温放电特性，但是在高压(＞4.2v)、高倍率(＞5c充放)的循环性能和高功率特性还有待提高。再如公告号cn108807012b公开了一种锂离子电容器电解液，该锂离子电容器电解液包括锂盐、碳酸酯类溶剂和成膜添加剂、高电压添加剂和铵盐添加剂组成，该电解液使得锂离子电容器具有优异的高低温存储性能和循环性能，且在高温高压下具有较长的循环寿命，但是和现有技术大多数的电解液一样存在一个共性的问题是，常温下的工作电压达不到5v以上，而60℃高温下的工作电压达不到4v以上，因此存在工作电压偏低，不能满足高电压(＞4v)、高倍率循环放电。即现有技术中的电解液还未实现高低温放电特性、高功率特性和高倍率循环性能兼顾提高的技术效果。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种耐高压、高电导的电解液，且应用于锂离子电容器能实现高压、高倍率的循环性能、高低温放电性能及高功率性能。

2、本发明第一方面提供了一种功能型电解液的制备方法，按如下步骤在湿度＜1％的环境中进行：

3、s1、分别取一种或者几种羧酸酯类溶剂和氟代有机溶剂，充分混合均匀后，配置成有机混合电解液溶剂；所述羧酸酯类溶剂和氟代有机溶剂的体积比为75～95:5～25；

4、s2、向s1中的有机混合电解液溶剂中分别加入六氟磷酸锂、一种或者几种锂盐，然后加热搅拌溶解；

5、s3、待s2中锂盐全部溶解后，再加入一定质量比的多功能性添加剂，搅拌直至添加剂完全均匀溶解，即得到本技术方案的功能型电解液。

6、进一步，所述羧酸酯类溶剂为乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸丙酯、丁酸丁酯中的一种或者几种。

7、进一步，所述氟代溶剂为氟代有机碳酸酯、氟代醚中的一种或者两种的混合。

8、进一步，所述锂盐为二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或者几种。

9、进一步，所述六氟磷酸锂在所述有机混合电解液溶剂中的浓度为0.5～3.0m，锂盐在所述有机混合电解液溶剂中的浓度为0.1～0.5m。

10、进一步，所述多功能性添加剂为vc(碳酸亚乙烯酯)、fec(氟代碳酸乙烯酯)、ps(1,3-丙磺酸内酯)、mmds(甲烷二磺酸亚甲酯)、dtd(硫酸乙烯酯)及pst(丙烯基-1,3-硫磺内酯)的一种或者几种；多功能性添加剂添加量为有机混合电解液溶剂质量百分比的1％～10％。

11、本发明第二方面，提供了通过第一方面所述方法制备的一种功能型电解液。

12、本发明第三方面，提供而采用第二方面所述的一种功能型电解液应用于制备锂离子电容器或锂离子电池。

13、进一步，所述的锂离子电容器为钴酸锂/硬碳体系。

14、本发明的有益技术效果是：本发明的功能型电解液在高低温下具有较高的氧化电位及离子电导率，其组装的锂离子电容器具有优异的高低温放电性能，能满足-40℃～60℃环境放电。同时，能实现高倍率(10c充/20c放)的长循环性能及高功率特性。

技术特征：

1.功能型电解液的制备方法，其特征在于包括如下步骤，并在湿度＜1％的环境中进行：

2.根据权利要求1所述的功能型电解液的制备方法，其特征在于：所述羧酸酯类溶剂为乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸丙酯、丁酸丁酯中的一种或者几种。

3.根据权利要求2所述的功能型电解液的制备方法，其特征在于：所述氟代溶剂为氟代有机碳酸酯、氟代醚中的一种或者两种的混合。

4.根据权利要求3所述的功能型电解液的制备方法，其特征在于：所述锂盐为二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或者几种。

5.根据权利要求4所述的功能型电解液的制备方法，其特征在于：所述六氟磷酸锂在所述有机混合电解液溶剂中的浓度为0.5～3.0m，锂盐在所述有机混合电解液溶剂中的浓度为0.1～0.5m。

6.根据权利要求5所述的功能型电解液的制备方法，其特征在于：所述多功能性添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、硫酸乙烯酯及丙烯基-1,3-硫磺内酯的一种或者几种；多功能性添加剂添加量为有机混合电解液溶剂质量百分比的1％～10％。

7.功能型电解液，其特征在于根据权利要求1～6中任意一项所述的方法制备所得。

8.根据权利要求7所述的功能型电解液应用于制备锂离子电容器或/和锂离子电池。

9.根据权利要求8所述的锂离子电容器为钴酸锂/硬碳体系。

技术总结
本方案公开了电解液技术领域的一种功能型电解液，所述功能型电解液的制备过程是将羧酸酯类溶剂和氟代有机溶剂充分混合均匀后，再加入六氟磷酸锂、一种或者几种锂盐，加热搅拌溶解，再加入一定质量比的多功能性添加剂，搅拌直至添加剂完全均匀溶解，即得到本技术方案的功能型电解液。所述的功能型电解液在高低温下本发明的功能型电解液具有更高的氧化电位及离子电导率，其组装的锂离子电容器具有优异的高低温放电性能，能满足‑40℃～60℃环境放电。同时，能实现高倍率(10C充/20C放)的长循环性能及高功率特性。

技术研发人员：刘江涛,罗凤兰,刘富亮,班宵汉,周雄,陈安国,田文燕,刁思强,李一帆,胡锦飞,胡洪瑞,田洪松,陈晓涛
受保护的技术使用者：贵州梅岭电源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17