[发明专利]锂离子超级电容器电解液

说明书

技术领域

本发明属于化学储能领域，涉及高能量密度的锂离子超级电容器研究，具体地涉及一种锂离子超级电容器电解液。

背景技术

化学储能装置是能源系统的重要组成部分，其中锂离子电池和电化学超级电容器由于性能优异备受人们关注。锂离子电池工作电压高，具有能量密度高（150-200Wh/Kg）安全性好，无污染，体积小等优点，常用于携带式电子设备，也是电动汽车的首选储能器件，但锂离子电池也存在功率密度低，循环寿命短，低温性能差等问题。电化学超级电容器是一种依靠双电层或法拉第准电容原理工作的储能期间，其最大的优点是具有优良的快速充放电特性，功率密度可达10kW/kg，同时具有循环寿命长达数万次，工作温度宽等特点。与锂离子电池相比，其能量密度较低，一般在10Wh/kg以下。目前，该超级电容器已广泛应用于移动备用设备和电动汽车启动电源等领域。

随着电动汽车的发展以及对高能量密度和高功率的需求，锂离子超级电容器是近年来逐渐被关注的一种新型储能原件，同时使用锂离子电池和超级电容器的电极材料，锂离子混合超级电容器拥有电池和电容的双重特性，其储能过程既包括锂离子与电极材料体相发生的可逆法拉第化学反应，又包括电化学活性材料对离子的可逆吸脱附行为。与锂离子电池相比，电容活性材料的使用一方面降低体系的比能量密度，但另一方面使锂离子混合超级电容器实现快速充放电，因而具有更高的功率密度。与法拉第准超级电容器相比，锂离子混合超级电容器中锂离子与电池材料体相发生的法拉第氧还原反应较慢，会使其功率密度稍有降低，但同时会提供更高的存储容量。因此，锂离子混合超级电容器是介于锂离子电池和超级电容器之间的储能装置。

目前，锂离子超级电容器与一般超级电容器，最大的问题在于循环寿命不佳，导致循环寿命不佳的主要原因之一在于电解液的分解，一般锂离子超级电容器电解液是将LiPF6溶解在碳酸酯类溶剂里面配置而成，这种锂盐容易与水发生反应，同时产生的HF容易与电解液中碳酸酯类溶剂发生反应，形成阻抗较高的固体电解质膜，导致锂离子超级电容器内阻增加，从而影响其循环寿命。

针对上述问题，通过研制锂离子超级电容器电解液提高锂离子超级电容器循环寿命、高功率密度、存储容量是目前急于需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有锂离子超级电容器电解液存在的问题，提供一种锂离子超级电容器电解液，通过在电解液中加入含有至少含有一种二氟磷酸锂组成新型电解液，使锂离子超级电容器具有长循环、高功率、高能量密度，以满足移动备用设备和电动汽车启动电源等领域对高能量密度和高功率电容器的需求。

本发明所采用的技术方案是：锂离子超级电容器电解液，其特征在于：该电解液由至少含有一种二氟磷酸锂液体、电解质盐和溶剂组成；其中，二氟磷酸锂在电解液中的含量为0.1-2mol/l，优选为5-1.52mol/l，最优选为2mol/l；所述溶剂为碳酸酯类、醚类或者腈类的一种或几种混合物。

所述电解质盐为LiPO2F2，LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF5、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)２、LiC(SO2CF3)3、LiPF4(CF3)2、LiPF3(C2F5)3、LiPF3(CF3)3、LiPF3(iso-C3F7)3、LiPF5（iso-C3F7）、(CF2)2(SO2)2NLi、(CF2)3(SO2)2NLi中的一种或几种混合物。

所述碳酸酯类为碳酸丙烯酯（PC）、碳酸乙烯酯等化合物。

所述醚类为乙二醇二甲醚（DME）、1,3-二氧戊环（DOL）等化合物。

所述腈类为乙腈（AN）、丙腈、己二腈等化合物。

本发明具有以下的优点和积极效果：