[发明专利]一种双电层电容器用低温电解液

说明书

本发明提供了一种双电层电容器用低温电解液，所述的低温电解液包括电解质和有机溶剂，所述的电解质为浓度为0.9~1.2mol/L的季铵盐，所述的有机溶剂由乙腈和链状碳酸酯按质量比为1:0.3~1混合而成。本发明通过对低温电解液整体配方的改进，有效改善了电解液的熔点及介电常数等性质，使电解液在低温下仍具有较高的导电性，并能够在‑60℃低温下正常进行充放电工作，同时兼具有与纯乙腈体系电解液相当的常温性能，拓宽了双电层电容器低温下的应用范围。

技术领域

本发明涉及一种双电层电容器用低温电解液。

背景技术

电化学双电层电容器又称双电层电容器，采用离子吸附(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，是一种介于传统静电电容器与二次电池之间的新型储能设备及器件。其比传统静电电容器有更高的比能量，比二次电池有更大的比功率和循环寿命，具有功率密度高、快速充放电、工作温度范围宽、循环稳定性优异、绿色环保等优点。由于煤、石油、天然气等不可再生资源的日益枯竭带来的能源危机以及由于这些化石能源的过度使用造成生态环境的日益恶化带来的环境问题，使得双电层电容器自面世以来受到了人们的广泛关注，已成为化学电源领域的产业重点，在汽车(特别是电动汽车)、电力、铁路、通讯、消费性电子产品等方面有着巨大的应用价值和市场潜力。

当前双电层电容器广泛使用乙腈体系的电解液，因为乙腈溶剂粘度低且介电常数高，此类电解液工作电压一般在2.7V，最低工作温度为-50℃。当温度低于-50℃时会导致电解液凝固结冰，使电容器不能进行充放电，然而在军工、航天、极地环境等领域则需求电子储能器件能在-60℃及以下工作，这就限制了电容器在这些特殊领域的应用。因此改善电解液的低温性能，从而拓宽双电层电容器的低温工作范围是当前的一个研究重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以在-60℃下稳定工作的双电层电容器用低温电解液。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明的一个目的是提供一种双电层电容器用低温电解液，所述的低温电解液包括电解质和有机溶剂，所述的电解质为浓度为0.9～1.2mol/L的季铵盐，所述的有机溶剂由乙腈和链状碳酸酯按质量比为1∶0.3～1混合而成。

优选地，所述的链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯等中的一种或几种的组合。

优选地，所述的季铵盐为N,N-二甲基吡咯烷鎓四氟硼酸铵和/或5，5-螺双吡咯鎓四氟硼酸铵。

根据一个优选实施方式，所述的低温电解液包括浓度为0.9～1.2mol/L的N,N-二甲基吡咯烷鎓四氟硼酸铵、质量比为1∶0.3～0.5的乙腈和链状碳酸酯的混合溶剂。

进一步优选地，所述的N,N-二甲基吡咯烷鎓四氟硼酸铵的浓度为0.95～1.05mol/L，所述的乙腈和所述的链状碳酸酯的质量比为1∶0.3～0.4。

进一步优选地，所述的链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯等中的一种或几种的组合。

根据另一个优选实施方式，所述的低温电解液包括浓度为0.9～1.1mol/L的5，5-螺双吡咯鎓四氟硼酸铵、质量比为1∶0.3～1的乙腈和链状碳酸酯的混合溶剂。

进一步优选地，所述的5，5-螺双吡咯鎓四氟硼酸铵的浓度为0.95～1.05mol/L，所述的乙腈和所述的链状碳酸酯的质量比为1∶0.5～1。

进一步优选地，所述的乙腈和所述的链状碳酸酯的质量比为1∶0.5～0.6。

进一步优选地，所述的链状碳酸酯为碳酸二甲酯和/或碳酸甲乙酯。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：