[发明专利]用于电能储存和发电装置的基于混合的烷基季铵盐或鏻盐的电解质组合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于诸如电容器的能量储存和发电装置的电解质组合物，其中一些分别被称为超级电容器、电化学电容器、电解电容器、电池、燃料电池、传感器、电致变色器件、光电化学太阳能电池、发光电化学电池、聚合物发光二极管(PLED)和聚合物发光电化学电池(PLEC)、电泳显示器，且更具体地涉及用于双电层电容器(ELDC)的电解质组合物，其为电化学电容器家族的成员。本发明还涉及新的电解质组合物在镁和/或锂离子电池以及上述能量储存和发电装置中的用途。

发明背景

可通过增加电容和最大工作电压实现诸如双电层电容器(EDLC)的能量储存装置储存的能量的量的增加。从这两个方面而言，增加最大工作电压是最有效的，因为存储的能量的量随最大工作电压的平方而增加。电压窗口通常受限于电解质中的盐的稳定性。EDLC的最大工作电压受限于其中电解质中的盐通过氧化还原反应开始分解的电压。电解质的分解限制了储存在EDLC中的能量的量和ELDC的寿命。为了避免寿命的任何缩短，EDLC的最大工作电压通常为2.5伏特(V)。

针对行业需求，期望获得改进的能量储存和发电装置，包括电容器、超级电容器、双电层电容器(ELDC)、电池、燃料电池、传感器、电致变色器件、光电化学太阳能电池、发光电化学电池、聚合物发光二极管(PLED)、聚合物发光电化学电池(PLEC)、锂离子电池和电解电容器，使得这些器件可提供增加的电压和功率。特别地，期望获得ELDC的工作电压的增加。

发明概述

本发明提供了电解质，其允许诸如电容器和超级电容器、电池、燃料电池，且特别是ELDC的电储存装置的最大电压的显著增加，例如，从2.5V的常规ELDC电压增加到至少3.0V。本发明在各种实施方案中提供了用于能量储存和发电装置的电解质，该能量储存和发电装置包括电容器、超级电容器、双电层电容器(ELDC)、电池、燃料电池、传感器、电致变色器件、光电化学太阳能电池、发光电化学电池、聚合物发光二极管(PLED)、聚合物发光电化学电池(PLEC)、锂离子电池和电解电容器，使得这些器件可提供增加的电压和功率。

因此，在一个实施方案中，本发明涉及包含电解质的电气器件，该电解质包含：

溶剂；

第一季铵盐或鏻盐；和

第二季铵盐或鏻盐，其包含具有通式[NR¹R²R³R⁴]⁺的铵基，或具有通式[PR¹R²R³R⁴]⁺的鏻基，其中R¹＝R²、R³＝R⁴、R²≠R³，且各个R¹、R²、R³和R⁴独立地为包含1至约20个碳原子的支链或非支链烷基，且

其中各个盐包含阴离子，并且其中第一和第二铵或鏻不相同。

在一个实施方案中，电气器件是能量存储和发电装置，例如电容器、超级电容器、电化学电容器、电解电容器、电池、燃料电池、传感器、电致变色器件、光电化学太阳能电池、发光电化学电池、聚合物发光二极管(PLED)和聚合物发光电化学电池(PLEC)，且特别是双电层电容器(ELDC)，该电容器是超级电容器家族的一员。本发明还涉及新的电解质组合物在镁和/或锂离子电池以及上述能量储存和发电装置中的用途。

在一个实施方案中，电气器件是双电层电容器。

在另一个实施方案中，本发明涉及电解质，其包含：

溶剂；

第一季铵盐或鏻盐；和