[发明专利]一种超级电容器电解液及其制备的超级电容器

说明书

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种超级电容器电解液及其制备的超级电容器。

背景技术

超级电容器具有功率密度高、循环寿命长、使用温度范围宽、绿色环保等突出优点，但是其面临的最大挑战在于能量密度偏低。由于超级电容器的能量密度与电压成平方关系，开发具有宽稳定电位窗口的电解液体系具有显著的应用价值。

离子液体通常具有良好的电化学稳定性，在电位窗口方面优于传统有机电解液(如Et₄NBF₄/AN或PC)，适合应用于超级电容器中提升能量密度。但是单独使用离子液体存在粘度高、电导低、价格昂贵等缺点。为此，普遍的解决办法是将离子液体与一些腈类或酯类有机溶剂混合使用。例如文献(Electrochem Commun,2011,13,814)将PYR₁₄TFSI加入PC中降低了电解液的粘度，提高了电容器的比能量和比功率。CN201310430367发明的电解液由离子液体、腈类溶剂和高压稳定剂组成，可以在3.0V电压下确保超级电容器的稳定循环，并表现了较优的功率性质。CN201510658956公开的电解液包括离子液体和有机溶剂，其中离子液体为硫氰酸根类、氰酸根类和碳酸甲酯类离子液体，有机溶剂主要为酯类溶剂，该电解液具有良好的高温性能。

离子液体与常规腈类或酯类有机溶剂混合能够改善电解液的离子传输特性、减少离子液体用量、降低电解液成本，但是这些溶剂大多易燃，不利于超级电容器的安全性能。而且这些溶剂通常具有较强的溶剂化能力，对阴、阳离子形成外层包覆，增大离子半径、影响离子在微孔结构中的渗透，导致超级电容器的能量密度发挥不够理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种组成更为合理的超级电容器电解液体系及其制备的超级电容器。

本发明采用以下技术方案：

一种超级电容器电解液，包括电解质盐、非水溶剂，电解质盐至少含有一种离子液体，非水溶剂至少含有一种氟化醚，氟化醚的粘度低于所述离子液体的粘度，所述非水溶剂在电解液中的体积分数为10～80％，由于氟化醚对于大多数离子液体具有良好的溶解性和相容性，因此可以与离子液体搭配使用，形成稳定、均相的溶液。

进一步的，氟化醚由以下分子结构式表示：

其中，氟化醚在氟化醚与离子液体的混合液中的体积分数为10～80％，R1和R2均表示烃基、氟化烃基、芳香基或氟化芳香基中的任一种，且R1和R2中至少一个为氟化烃基或氟化芳香基。

进一步的，氟化醚至少包括1,1,2,2-四氟乙基乙基醚、1,1,2,2-四氟乙基丙基醚、1,1,2,2,3,3-六氟丙基甲基醚、六氟异丙基甲醚、九氟丁基甲基醚、氟甲基-1,1,1,3,3,3-六氟异丙基醚、双(1,1,2,2-四氟乙基)醚、双(2,2,2三氟乙基)醚、2,2,2-三氟乙醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、1,3-(1,1,2,2四氟乙氧基)丙烷、3-(1,1,2,2-四氟乙氧基)-(1,1,2,2-四氟)-丙烷、二氟甲基-2,2,2-三氟乙基醚、1H,1H,5H-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚、1,1,3,3,3-五氟-2-三氟甲基丙基甲基醚、全氟环醚、2,3,5,6-四氟苯甲醚、五氟苯甲醚、1,1,2,2-四氟乙基苯基醚、4-氟-2-(三氟甲基)苯甲醚、三氟甲基三氟乙烯基醚、全氟乙基乙烯基醚中的一种。

进一步的，离子液体的阳离子至少包括咪唑、季铵盐、吡咯、哌啶、吡啶、吡唑、胍盐、季膦或噻唑中的一种。

进一步的，离子液体的阳离子含有醚基官能团，醚基官能团的存在，有利于进一步降低离子液体的粘度。