[发明专利]一种双电层电容器电解液

说明书

技术领域

本发明涉及电解液领域，尤其涉及一种双电层电容器电解液。

背景技术

双电层电容器是一种新型能量存储装置，具有高功率密度、高循环寿命、快速充放电性能好等优点，被广泛应用于军事领域、移动通讯装置、计算机、以及电动汽车的混合电源等。作为双电层电容器的重要组成部分，电解液对双电层电容器的储电性能有很大影响，决定着电容器的等效内阻，工作电压范围，储电容量及工作温度和工作环境。

离子液体是在室温或接近室温的条件下完全由离子组成的有机液体物质。作为一种新型的电解液，离子液体的出现，大大拓展了双电层电容器的应用领域。它具有电导率高、电化学窗口宽、不挥发、不可燃、热稳定性好等优点。离子液体作为双电层电容器的电解液具有良好的发展前景，然而，纯离子液体在室温条件下的电容量不高。采用添加有机溶剂(乙腈、碳酸丙烯酯、1一丁内酯)的办法达到了提高电容量的目的，却使电容器在使用过程中增加了易燃易爆的危险系数。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种双电层电容器电解液，该双电层电容器电解液使用安全且能大大降低双电层电容器的比容量。

本发明的技术方案如下：

一种双电层电容器电解液，其由离子液体和碳纳米管粉体混合而成，离子液体和碳纳米管粉体的质量比为1∶0.001～0.1；其中，所述的离子液体由咪唑阳离子或吡咯阳离子分别与四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子、乙酸阴离子、甲基硫酸酯阴离子、三氟乙酸阴离子、三氟甲基磺酸阴离子、双氰基胺阴离子及三氟乙酰三氟甲磺酰胺阴离子中的任一阴离子组成。

上述双电层电容器电解液中，所述碳纳米管粉体包括单壁管和多壁管碳纳米管粉体中的至少一种。

上述双电层电容器电解液中，咪唑阳离子是1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-丙基-3-甲基咪唑阳离子或1-乙基-3-甲基咪唑阳离子；吡咯阳离子是丁基甲基吡咯阳离子、丙基甲基吡咯阳离子或乙基甲基吡咯阳离子。

本发明提供一种双电层电容器电解液，其由离子液体和碳纳米管粉体混合而成，离子液体和碳纳米管粉体混合之后，碳纳米管粉体分散于离子液体中，其特殊的纳米级管状结构和导电性，能缩减电解液形成双电层时的浓度梯度，减小双电层距离，从而大大提高双电层电容器的比电容；并且碳纳米管不挥发，不会像有机添加剂一样增大易燃易爆的危险系数；因此，电解液安全，且能大大降低双电层电容器的等效内阻。

附图说明

图1为实施例1制得的双电层电容器电解液与纯离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸电解液测得的充放电曲线对比图。

具体实施方式

本发明提供的一种双电层电容器电解液，其由离子液体和碳纳米管粉体混合而成，离子液体和碳纳米管粉体的质量比为1∶0.001～0.1；其中，所述的离子液体由咪唑阳离子或吡咯阳离子分别与四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子、乙酸阴离子、甲基硫酸酯阴离子、三氟乙酸阴离子、三氟甲基磺酸阴离子、双氰基胺阴离子及三氟乙酰三氟甲磺酰胺阴离子中的任意一种阴离子组成。

上述双电层电容器电解液中，离子液体和碳纳米管粉体的质量比优选为1∶0.01～0.1。

上述双电层电容器电解液中，所述碳纳米管粉体包括单壁管和多壁管碳纳米管粉体中的至少一种；当碳纳米管粉体由单壁管和多壁管碳纳米管粉体混合时，单壁管与多壁管碳纳米管粉体的质量比为1∶1～3。一般状态下，碳纳米管粉体的单壁管外径为0.5～2纳米，长度为0.5～30微米，而多壁管外径为10～50纳米，长度为0.1～30微米；也就是说，碳纳米管粉体的外径和长度很少采用单一具体数值来表述的，而是采用范围值来表述的。

上述双电层电容器电解液中，咪唑阳离子为1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-丙基-3-甲基咪唑阳离子或1-乙基-3-甲基咪唑阳离子；吡咯阳离子为丁基甲基吡咯阳离子、丙基甲基吡咯阳离子或乙基甲基吡咯阳离子。

在上述双电层电容器电解液的离子液体中，当阴离子与阳离子组合后，形成的盐类化合物分别为：

1、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺盐；1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑甲基硫酸酯盐；1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑双氰基胺盐；1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酰三氟甲磺酰胺盐；