[发明专利]一种超级电容器的电解液

说明书

技术领域

本发明属于化学电源领域，涉及一种化学电源产品，具体涉及一种超级电容器电解液。

背景技术

超级电容器，又称电化学电容器，是通过电极表面发生快速、可逆的电荷吸附/脱附过程或电化学反应过程进行能量的储存和释放的一种电化学储能装置。

超级电容器的比能量由如下公式表示：

式中，E—储存的比能量；

C—超级电容器的电容量；

V—额定电压；

m—超级电容器的重量。

而超级电容器的电容量则由如下公式表示：

式中，C—微分电容值；

—溶剂的相对介电常数；

—真空介电常数，其值为8.85×10^-12Fμm^-1；

S—电极/溶剂界面双电层的面积；

d—电极/溶液界面双电层的厚度。

由公式（1）和（2）可知，超级电容器的比能量与溶剂的相对介电常数成正比。

目前的超级电容器采用的有机溶剂多为：乙腈、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯。这些溶剂的相对介电常数一般在30～60之间。因而制得的超级电容器产品的比能量大多在3～5Wh/kg。

因此，亟需开发一种新的电解液，其能大幅提高超级电容器的比能量，改善其循环性能。

发明内容

本发明的目的是通过配置新的电解液，解决目前的超级电容器比能量低，循环性能差的问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种超级电容器的电解液，该电解液的溶质为四氟硼酸季铵盐，溶剂为相对介电常数在100以上的质子惰性溶剂，该电解液在室温时的浓度为0.5mol/L~2.0mol/L，所述的四氟硼酸季铵盐的阳离子为Et₄N⁺、Et₃MeN⁺中的一种，阴离子为BF₄^-。

上述的超级电容器的电解液，其中，所述的四氟硼酸季铵盐为Et₄NBF₄。

上述的超级电容器的电解液，其中，所述的质子惰性溶剂是指甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基丙酰胺中的任意一种或几种。

上述的超级电容器的电解液，其中，所述的溶剂为丙酰胺和N-甲基丙酰胺的混合物。

上述的超级电容器的电解液，其中，所述的溶剂中N-甲基丙酰胺的比例为40%~80%，以体积百分数计。

上述的超级电容器的电解液，其中，所述电解液在室温时的浓度为0.7mol/L~1.5mol/L。

本发明的电解液采用的溶剂相对介电常数较大，一般都在100以上，故而能在不显著减少双电层面积、增大双电层厚度、降低超级电容器工作电压的情况下，大幅度提高超级电容器的比能量。

附图说明

图1为采用本发明的实施例1的电解液制作的超级电容器的恒流充放电曲线。

图2为采用本发明的实施例1的电解液制作的超级电容器的循环寿命曲线。

图3为采用本发明的实施例2的电解液制作的超级电容器的恒流充放电曲线。

图4为采用本发明的实施例2的电解液制作的超级电容器的循环寿命曲线。

图5为采用本发明的实施例3的电解液制作的超级电容器的恒流充放电曲线。

图6为采用本发明的实施例3的电解液制作的超级电容器的循环寿命曲线。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的优选实施例。

实施例1

本例的超级电容器电解液，其溶质为Et₄NBF₄，溶剂为丙酰胺和N-甲基丙酰胺按照一定比例混合而成，其中N-甲基丙酰胺的比例以体积百分数计为40%，电解液在室温时的浓度为0.7mol/L。

采用本例的电解液制成超级电容器。具体方法为：采用活性炭电极作为正负极片，采用纸隔膜或无纺布隔膜，在干燥房或手套箱中加注本例的电解液组装成超级电容器。

图1的测试结果表明，采用该电解液组装的超级电容器，在2.5A电流下的充放电曲线几乎为一条直线，其容量达到300F左右。

图2的测试结果表明，经过50000周次的循环，超级电容器的容量保持在初始容量的88%以上。

实施例2