一种用于超级电容器的离子液体电解液体系的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于化学电池的电解液，特别涉及一种用于超级电容器的离子液体电解液体系。
【背景技术】
[0002]目前全球石油资源日趋短缺，并且环境污染、气候变暖等问题日益严重，因此开发绿色储能技术具有重要意义。而超级电容器作为介于传统电容器和化学储能电池之间的新能源储能设备具有比功率密度高、工作温度范围宽、充电时间短、充放电循环和贮存寿命长、无记忆功能，充放电线路简单，安全系数高，长期使用免维护等特点。但是超级电容器，尤其是双电层超级电容器比能量密度相对较低(一般在水系电解液中只有5-lOwh/kg)，并且水系电解液往往具有较强的腐蚀性，而传统的有机电解液则由于易挥发、易燃的等缺点也不利于超级电容器的应用。
[0003]离子液体是由有机阳离子和有机或无机阴离子所组成的室温熔融盐，具有“零”蒸汽压、不挥发、不易燃、无毒、高电导率等优点。作为超级电容器电解液，离子液体不仅电化学性能优异，更重要的是可以大大提高电容器在高温环境下使用时的安全性。相比于传统离子液体，本发明中使用的离子液体具有制备简单、价格低廉、电化学性能较高等优点。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于超级电容器的离子液体电解液体系，能够满足广大消费者对超级电容器高温安全性能的需求，具有制备方法简单、成本低廉、安全性高、电化学性能优异的特点。
[0005]为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0006]—种用于超级电容器的离子液体电解液体系，所述离子液体电解液体系包括由离子液体和有机溶剂混合组成，其中，所述离子液体包括:硫氰酸根类离子液体、氰酸根类离子液体和碳酸甲酯类离子液体。
[0007]所述硫氰酸根类离子液体的结构通式为:[Cat1n] SCN，其中[Cat1n]包括:咪挫类阳离子、啦咯类阳离子、呢啶类阳离子、季铵类阳离子、季磷类阳离子、啦啶类阳离子、胍类阳离子、吗啉类阳离子。
[0008]所述氰酸根类离子液体的结构通式为:[Cat1n] 0CN，其中[Cat1n]包括:咪卩坐类阳离子、啦咯类阳离子、呢啶类阳离子、季铵类阳离子、季磷类阳离子、啦啶类阳离子、胍类阳离子、吗啉类阳离子。
[0009]所述碳酸甲酯类离子液体的结构通式为:[Cat1n]CH3CO3，其中[Cat1n]包括:咪唑类阳离子、吡咯类阳离子、哌啶类阳离子、季铵类阳离子、季磷类阳离子、吡啶类阳离子、胍类阳离子、吗啉类阳离子。
[0010]所述有机溶剂包括:甲酸甲酯、乙酸甲酯、氯甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙烯酯、丙酸丙烯酯、环丁内酯、溴环丁内酯、苯甲酸甲酯、甲基碳酸丙烯酯、乙基碳酸丙烯酯、甲基碳酸苯酚酯、碳酸乙烯酯、卤代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯、二甲亚砜、乙甲基亚砜、三氟丙甲基亚砜、1，3_丙磺酸内酯、1，4_ 丁磺酸内酯、二氧戊环以及二甲氧基丙烷中的一种或任意几种以任意比例的混合。
[0011]所述离子液体在电解液体系中所占重量比例为5% -99%，所述有机溶剂在电解液体系中所占重量比例为1% -95%。
[0012]所述离子液体电解液体系用于超级电容器时，在50°C -70°C温度范围下具有优异的电化学性能。
[0013]本发明的有益效果为:
[0014]本发明中指出的离子液体电解液体系制备方便，成本较低，在较高温度下热力学以及电化学性能比较稳定，提高了超级电容器的安全性，具有较好的应用前景及经济效益。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。具体实施例不限制本发明的权利要求。
[0016]本发明为一种用于超级电容器的离子液体电解液体系，所述离子液体电解液体系包括由离子液体和有机溶剂混合组成，其中，所述离子液体包括:硫氰酸根类离子液体、氰酸根类离子液体和碳酸甲酯类离子液体。
[0017]所述硫氰酸根类离子液体的结构通式为:[Cat1n] SCN，其中[Cat1n]包括:咪挫类阳离子、啦咯类阳离子、呢啶类阳离子、季铵类阳离子、季磷类阳离子、啦啶类阳离子、胍类阳离子、吗啉类阳离子。
[0018]所述氰酸根类离子液体的结构通式为:[Cat1n] 0CN，其中[Cat1n]包括:咪卩坐类阳离子、啦咯类阳离子、呢啶类阳离子、季铵类阳离子、季磷类阳离子、啦啶类阳离子、胍类阳离子、吗啉类阳离子。
[0019]所述碳酸甲酯类离子液体的结构通式为:[Cat1n]CH3CO3，其中[Cat1n]包括:咪唑类阳离子、吡咯类阳离子、哌啶类阳离子、季铵类阳离子、季磷类阳离子、吡啶类阳离子、胍类阳离子、吗啉类阳离子。
[0020]所述有机溶剂包括:甲酸甲酯、乙酸甲酯、氯甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙烯酯、丙酸丙烯酯、环丁内酯、溴环丁内酯、苯甲酸甲酯、甲基碳酸丙烯酯、乙基碳酸丙烯酯、甲基碳酸苯酚酯、碳酸乙烯酯、卤代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯、二甲亚砜、乙甲基亚砜、三氟丙甲基亚砜、1，3_丙磺酸内酯、1，4_ 丁磺酸内酯、二氧戊环以及二甲氧基丙烷中的一种或任意几种以任意比例的混合。
[0021]所述离子液体在电解液体系中所占重量比例为5% -99%，所述有机溶剂在电解液体系中所占重量比例为1% -95%。
[0022]所述离子液体电解液体系用于超级电容器时，在50°C -70°C温度范围下具有优异的电化学性能。
[0023]实施例1由1- 丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐离子液体制备电解液
[0024]取1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐离子液体lg，加入9g碳酸二甲酯中，并混合均匀。超级电容器电极的制备方法为:将活性炭，乙炔黑和聚偏二氟乙烯按质量比8:1:1均匀混合，加入N-甲基吡咯烷酮，以泡沫镍作为金属集流体，制成测试电极，然后100°C真空干燥12h之后备用；利用电化学工作站CHI660E测试离子液体电解液体系以及活性炭电极组装的超级电容器。该实施例中，组装的超级电容器在50°C下，lA/g电流密度下的比容量为257F/go
[0025]实施例2由1- 丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐离子液体制备电解液
[0026]取1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐离子液体lg，加入9g碳酸二甲酯中，并混合均匀。超级电容器电极的制备方法为:将活性炭，乙炔黑和聚偏二氟乙烯按质量比8:1:1均匀混合，加入N-甲基吡咯烷酮，以泡沫镍作为金属集流体，制成测试电极，然后100°C真空干燥12h之后备用；利用电化学工作站CHI660E测试离子液体电解液体系以及活性炭电极组装的超级电容器。该实施例中，组装的超级电容器在25°C下，lA/g电流密度下的比容量为171F/go
[0027]对比实施例1与实施例2，在其他实验条件均相同时候，超级电容器在分别50°C和25°C下，lA/g电流密度下的比容量分别为257F/g和171F/g。由此证明，本发明中制备的离子液体制备电解液在高温环境下，具有优异的电化学性能。
[0028]实施例3由1-丙基-3-甲基咪唑氰酸盐离子液体制备电解液
[0029]取1-丙基-3-甲基咪唑氰酸盐离子液体2g，加入Sg碳酸二甲酯