[发明专利]一种阻燃型超级电容器电解液

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容器电解液，尤其涉及一种阻燃型超级电容器电解液。

背景技术

超级电容器靠电极材料与电解液界面形成双电层积蓄电荷，其与电池相比具有很多方面的优点：(1)由于不伴有化学反应，其具有优异的快速充放电特性；(2)其高比表面电极材料不存在过充导致材料结构破坏的情况，且环境友好；(3)循环寿命上十万次，经久耐用免维修；(4)可在-40～80℃的宽范围温度条件下使用。目前，超级电容器已经进入实用化阶段，产品已广泛应用于电子消费品、动力电源、移动设备、国防设施等诸多领域。其电解液分为水溶液和有机溶液，为获得较高的工作电压和能量密度，有机电解液更加引人注目。

目前有机超级电容器电解液多采用碳酸丙烯酯(PC)、乙腈(AN)等高介电常数的质子惰性液体作为溶剂，申请号为200610046994.6，发明名称为“一种超级电容器的电解液”的中国专利公开了一种超级电容器的电解液，该电解液，至少包括一种咪唑的四氟硼酸或者六氟磷酸盐溶解在质子惰性溶剂中，电解液在室温时浓度从0.5mol/L到3.0mol/L。申请号为200610047513.3，发明名称为“一种超级电容器高温电解液”的中国专利公开了一种超级电容器的电解质，其溶质为N’-三烷基-N-烷氧酰基四氟硼酸盐或六氟磷酸盐或高氯酸盐或三氯甲基磺酸盐，溶剂为质子惰性溶剂，在室温时浓度为0.8-2.0mol/L。然而，这些质子惰性溶剂闪点低，在超级电容器快速充放电或高温环境使用时，容易发热起火，且在高温下这些溶剂会气化或分解产生气体导致超级电容器爆炸起火，这带来了严重的安全隐患，而目前尚未发现这些溶剂的替代品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种阻燃型超级电容器电解液，在超级电容器快速充放电、高温环境使用或滥用起火时，电解液能自熄达到阻燃或不燃的效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种阻燃型超级电容器电解液，它包括：电解质盐、溶剂、结构通式(I)的六取代基环磷氮三烯：

式中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆分别为烷基C_nH_2n+1、烯烃基C_nH_2n-1、烷氧基OC_nH_2n+1、烯氧基OC_nH_2n-1、或上述各种基团的卤素取代衍生物、或单一的卤素原子中的任何一种，其中n为1～5的整数。

式(I)中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆独立为烷氧基OC_nH_2n+1或F原子，其中n为1～5的整数。

式(I)中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆，各基团的碳原子数n为2。

所述电解液中六取代基环磷氮三烯的添加量为电解液总量的5～40wt％，优选10～30wt％。

所述的电解质盐为季铵盐、季磷盐、锂盐的一种或几种。

所述的溶剂为碳酸酯类、腈类、醚类质子惰性溶剂的一种或几种。

本发明的优点和带来的积极效果：解决了超级电容器快速充放电、高温环境使用、滥用起火等带来的安全问题；同时，不影响超级电容器的其它性能。

本发明的电解液的阻燃性能采用自熄时间(Self-extinguishing time，简称SET)来评价。具体方法是以脱脂棉为原料制成一定直径的小棉球，安置在一根不锈钢丝上，并将小棉球浸润足量电解液，记录浸润前后的质量即为所浸电解液的质量，将浸有电解液的棉球点燃，记录点火机移开后火焰自动熄灭的时间，该时间除以棉球所浸电解液的质量即为单位质量电解液的自熄时间。以此为标准来评价电解液的阻燃性能。

本发明的电解液的电化学性能由下述方法来评价：各不同阻燃型电解液的电导率(室温25℃)由电导率仪测定。其它电化学性能由使用这些电解液的超级电容器的性能来评价。