[发明专利]适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器，尤其涉及到应用于超级电容器的季铵盐电解质的合成方法。 

背景技术

超级电容器是一种电化学元件，储能过程并不发生化学反应，且储能过程是可逆的，因此超级电容器反复充放电可以达到数十万次，且不会造成环境污染。另外，它具有非常高的功率密度，为电池的10-100倍，适用于短时间高功率输出，充电速度快、模式简单，可以采用大电流充电，能在几十秒到数分钟内完成充电过程，是真正意义上的快速充放电原件。 

目前，超级电容器的电解液一般配合使用季铵盐类电解质。锂离子电池用的电解质盐如四氟硼酸锂、三氟甲磺酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二氟草酸硼酸锂等含氟阴离子的特殊结构常常带来诸如：高稳定性、高溶解度、高性能等正面效果。因此，为提高超级电容器电解液的性能，寻求一种含氟季铵盐电解质的合成方法尤为重要。 

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、收率高的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法。 

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。 

适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，包括以下步骤：(1)溶液的配制：将含氟类强酸的金属阳离子盐溶解在溶剂中配制成溶液，将碳酸单烷基酯的季铵盐溶解在溶剂中配制成溶液；(2)将步骤(1)配制的两种溶液混合搅拌反应3～5小时，浓缩过滤后得到含氟季铵盐电解质溶液；(3)将步骤(2)得到的含氟季铵盐电解质溶液先低温结晶，过滤得到含氟季铵盐电解质晶体，然后将含氟季铵盐电解质晶体真空干燥，得到适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质；上述含氟类强酸的金属阳离子盐中金属阳离子为锂离子、钠离子、钾离子中的 任意一种，含氟类强酸的金属阳离子盐中阴离子为氟硼酸类阴离子、全氟磺酸类阴离子、全氟烷基磺酰亚胺类阴离子中的任意一种；上述碳酸单烷基酯的季铵盐中的阴离子为通式(I)的阴离子，阳离子为通式(II)的阳离子， 

其中，R₄、R₅、R₆、R₇、R₈为C₁～C₅的烷基；所述溶剂为醇类、腈类、酯类、醚类中的任意一种。 

进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，所述氟硼酸类阴离子为四氟硼酸根离子、二氟草酸硼酸根离子中的任意一种。 

进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，所述全氟磺酸类阴离子为通式(III)的阴离子： 

R₁-SO₃^-(III) 

其中，R₁为氟原子或碳原子为1到5的饱和全氟链烷基。 

进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，所述的全氟烷基磺酰亚胺类阴离子为通式(IV)的阴离子： 

其中，R₂、R₃为氟原子或碳原子为1到5的饱和全氟链烷基。 

进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，步骤(1)中含氟类强酸的金属阳离子盐配制成溶液浓度为20％～60％。 

进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，步骤(1)中碳酸单烷基酯的季铵盐配制成溶液浓度为20％～50％。 

进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，步骤(2)中溶液浓缩至质量浓度为30％～80％。 

进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，步骤(3)中低温结晶温度为-30～10℃。 

进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，步骤(3)中真空干燥温度为90～150℃，真空度为-0.097MPa。 

进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，R₅、R₆、R₇、R₈可以任意两两相连成环状。 

本发明的有益效果：本发明所述的合成方法工艺简单，制备的含氟季铵盐电解质收率高，金属阳离子含量低、水分低，符合超级电容器用电解质品质要求。 

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不仅限于这些实施例。