[发明专利]一种双层电容器用电解液及双层电容器

说明书

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种双层电容器用电解液。

背景技术

双电层电容器又名超级电容器，是德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。当向电极充电时，处于理想极化电极状态的电极表面电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使这些离子附于电极表面上形成双电荷层，构成双电层电容。由于两电荷层的距离非常小(一般0.5nm以下，远远小于普通电容器)，再加之采用特殊电极结构，使电极表面积成万倍的增加，从而可以储存极大的电容量。

双电层电容器与二次电池相比具有可大电流充放电、超长循环寿命、无重金属环境污染、原料成本低、免维护等特点，是当前公认的节能环保型的绿色电源。这些特点使得双电层电容器在与新能源汽车、地铁动车、智能电网、太阳能风能发电配套、UPS电源、大型起重机械、大功率武器等方面可发挥巨大的作用，在节能环保日益成为主题的今天，双电层电容器的开发与应用越来越受到世界各国政府和企业的高度关注。

目前双电层电容器成熟的商用电解液，采用TEA·BF₄(四氟硼酸四乙基铵)和TEMA·BF₄(四氟硼酸甲基三乙基铵)为电解质，乙腈为溶剂，在日新月异的新能源汽车、地铁动车等应用领域，其存在工作电压低(不超过2.7V)、放电电流小、低温性能差、安全性差等缺点，按照电容器相关公式E＝CV²/2、P＝V²/R(E、C、V、P、R分别代表电容器能量、电容量、电压、功率、内阻)，工作电压直接影响双电层电容器的能量密度和功率密度，对各项性能影响较大，因而开发高工作电压、放电电流大、低温性能差、静电容量高、安全性好的双电层电容器用有机电解液，提高双电层电容器的功率密度和能量密度已成为当务之急。

氟作为电负性最大、氧化性最强的元素，将其应用在电解质上，可以提高电解质的氧化还原电压；氟原子半径小，可以提高电解质在溶剂中的解离度；此外，氟作为卤族元素，具有一定阻燃效果，含氟基团的氟代溶剂具有高电压、阻燃、提高低温性能等特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工作电压高的双层电容器用电解液。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种采用上述电解液的双层电容器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种双电层电容器用电解液，包括电解质和有机溶剂，所述的电解质为结构式式(1)所示物质、结构式式(2)所示物质或式(1)所示物质和式(2)所示物质的组合，

其中，R₁、R₂独立地为碳原子数为1～4的氟代烷基，所述的氟代为部分氟代或全氟代；

所述的有机溶剂为腈类有机溶剂和其他有机溶剂的混合溶剂，所述的其他有机溶剂为选自结构式为式(3)～式(9)所示物质中的一种或多种；

其中，其中R₃、R₄、R₅、R₆、R₇独立地选自氢基、氟基、碳原子数为1～6的氟代烷基中的任意一种，所述的氟代为部分氟代或全氟代；R₈、R₉独立地选自碳原子数为1～6的氟代烷基，所述的氟代为部分氟代或全氟代。

优选地，所述的电解质为式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)、式(1-4)、式(2-1)、式(2-2)、式(2-3)、式(2-4)所示物质中的一种或多种，

优选地，所述的其他有机溶剂为选自结构式为式(3-1)、式(3-2)、式(3-3)、式(3-4)、式(4-1)、式(4-2)、式(4-3)、式(4-4)、式(5-1)、式(5-2)、式(5-3)、式(5-4)、式(6-1)、式(6-2)、式(6-3)、式(7-1)、式(7-2)、式(7-3)、式(8-1)、式(8-2)、式(8-3)、式(9-1)、式(9-2)、式(9-3)所示物质中的一种或多种，

进一步优选地，所述的其他有机溶剂为选自结构式为式(3-1)、式(3-3)、式(4-1)、式(4-2)、式(4-3)、式(5-1)、式(5-2)、式(5-3)、式(5-4)、式(6-2)、式(6-3)、式(7-2)、式(8-1)、式(8-2)、式(8-3)、式(9-1)、式(9-2)、式(9-3)所示物质中的一种或多种。