[发明专利]一种超级电容器电解液

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容器电解液。

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。

然而，由于超级电容器使用具有丰富孔结构的高比表面积材料(炭材料、金属氧化物材料、导电聚合物材料，有机体系目前多使用炭材料)作为电极材料，微孔表面的利用率也就是电解液对电极材料微孔的润湿性成了材料比电容大小的决定性因素。目前，市场上或专利文献所公开的超级电容器电解液主要以质子惰性液体为溶剂，如申请号为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”，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氟甲基磺酸盐，溶剂为质子惰性溶剂，在室温时浓度为0.8-2.0mol/l。质子惰性溶剂粘度偏高，表面张力偏大，对高比表面材料润湿性较差，不利于超级电容器电容量的发挥，且电极材料与电解液的接触电阻偏大，很难满足高功率超级电容器内阻小的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种超级电容器电解液，降低电解液的表面张力，提高电解液对电极材料的润湿性，以提高电极材料的利用率，降低超级电容器电极与电解液的接触内阻。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：

一种超级电容器电解液，该电解液包括电解质盐、非水有机溶剂和至少有一端含有疏水基团的非离子型表面活性剂。

所述的电解质盐的阳离子为烷基季铵盐离子或烷基季磷盐离子中任何一种；阴离子为四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、高氯酸根离子或三氟甲基磺酸根离子中任何一种。

所述的非水有机溶剂为质子惰性的碳酸酯类、腈类和醚类中的一种或几种。

所述的表面活性剂的疏水基团中含有碳氟键、碳硅键和硅氧键中的一种或几种。

所述的表面活性剂为如下结构式中的化合物中的一种或几种：

F(CF₂CF₂)_m(CH₂CH₂O)_nH  (m＝1～9；n＝1～25)、

H(CF₂CF₂)_mCH₂O(CH₂CH₂O)_nH  (m＝1～9；n＝1～30)、

F(CF₂CF₂)_mO(CH₂CH₂O)_n(CF₂CF₂)_mF  (m＝1～9；n＝1～25)、

或

所述的表面活性剂在电解液中的添加量占电解液总质量的0.01％～1％，优选为0.05％～0.3％。

本发明的优点和带来的积极效果：本发明的电解液中加入了至少有一端含有疏水基团的非离子型表面活性剂，解决了超级电容器电解液对电极材料润湿难的问题，降低了电解液的表面张力，提高了润湿性，降低了电解液与电极材料的接触电阻，提高了电极材料的利用率和比电容。

本发明的电解液的表面张力(25℃)由表面张力仪测定。

本发明的电解液的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。