[发明专利]用于超级电容器的有机电解液及超级电容器

说明书

为了解决现有的用于超级电容器的有机电解液高温、高压性能不足的问题，本发明提供了一种用于超级电容器的有机电解液及超级电容器。所述有机电解液包括极性非质子溶剂和如下结构式1所示的有机电解质，其中，以所述有机电解液的总重量为100％计，有机电解液中，铵根离子和/或如下结构式2所示的吡咯烷氨基甲酸甲酯的重量百分含量≤1％，所述式1中，R₁为C1‑C3的烷基，A^‑为阴离子。本发明用于超级电容器的有机电解液，可以提高电解液的稳定性，减少电容器的自放电，具有较宽的工作温度及高的充电截止电压。

技术领域

本发明属于电化学领域，尤其涉及一种用于超级电容器的有机电解液及超级电容器。

背景技术

超级电容器，也叫金电容、电化学电容器，其通过离子吸附(双电层电容器)或者表面快速氧化还原反应(赝电容器)来存储能量。超级电容器是一种介于电池与传统静电电容器之间的新型储能器件。超级电容器存储的电荷是传统固态电解电容的成百甚至上千倍，能在数秒内完全充放电，具有比电池更高的功率输入或输出，且能在更短的时间内达到。同时，超级电容器具有充放电时间短、储存寿命长、稳定性高、工作温度范围宽(-40℃～70℃)等优点，因而广泛应用于消费类电子产品领域、新能源发电系统领域、分布式储能系统领域、智能分布式电网系统、新能源汽车等交通、节能电梯吊车等负载、电磁炸弹等军用设备和运动控制等领域，涉及新能源发电、智能电网、新能源汽车、节能建筑、工业节能减排等各个行业，属于标准的全系列低碳经济核心产品。

超级电容器作为新能源领域中最具有前景的储能装置之一，目前已成为美国、日本、韩国和俄罗斯等国家在材料、电力、物理、化学等多学科交叉领域研究的热点之一。主要研究方向是制备性能优良、低成本的电极材料，和电导率高、化学和热稳定性好、工作电压高(电化学稳定窗口宽)的电解液体系材料，并在此基础上制备高能量密度、高功率密度和使用寿命长的可用于各种电动混合汽车混合动力系统和电子设备的后备电源等方面的超级电容器储能器件。

由于碳酸丙烯酯(PC)和乙腈(AN)具有较好的电化学和化学稳定性以及对有机季铵盐类较好的溶解性，被广泛应用于超级电容器的电解液体系中。目前商业化的超级电容器电解液主要采用四乙基四氟硼酸铵(Et₄NBF₄)或甲基三乙基四氟硼酸铵(Et₃MeNBF₄)的AN或PC的溶液。AN体系超级电容器的电压上限仅为2.7V；PC体系超级电容器的电压上限仅为2.5V。随着超容市场的发展，为了安全起见和增加市场竞争能力，目前的常规电解液体系已经不能满足客户对超级电容器的耐高温、耐高压性能的要求。常规电解液在高电压、高温下工作会引起电解液的电化学分解，导致电容器内压力显著增大，电化学性能明显降低，最终导致电容器失效。

综上所述，为了满足日益发展的使用需求，亟需研究一种电导率高、化学和热稳定性好、工作温度范围宽、工作电压高(电化学稳定窗口宽)的有机电解液，及应用该电解液的超级电容器更要实现耐高电压、宽工作温度范围与长寿命的良好平衡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于超级电容器的有机电解液，旨在解决现有的用于超级电容器的有机电解液工作温度范围窄、充电截止电压低的问题。

本发明的另一目的在于提供一种含有上述机电解液的超级电容器。

本发明是这样实现的，一种用于超级电容器的有机电解液，包括极性非质子溶剂和如下结构式1所示的有机电解质，其中，以所述有机电解液的总重量为100％计，所述有机电解液中，铵根离子和/或如下结构式2所示的吡咯烷氨基甲酸甲酯的重量百分含量≤1％，

所述式1中，R₁为C1-C3的烷基，A^-为阴离子。

进一步优选的，以所述有机电解液的总重量为100％计，所述铵根离子和/或所述吡咯烷氨基甲酸甲酯的重量百分含量之和≤1％。