[发明专利]一种超高稳定性铝电解电容器用离子液体电解液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超高稳定性铝电解电容器用离子液体电解液及其制备方法，包括质量比为1:2‑2:1的离子液体咪唑滃硫酸酯盐与乙二醇制备的基础离子液体电解液，并向其中添加不同浓度的高氧化态溶质以使其在更加高频高压的环境下稳定使用，制备成适用于不同电压范围的超高稳定性离子液体系列电解液。与现有技术相比，本发明提出的离子液体电解液，其高低温稳定性、酸碱度、电导率及闪火电压和闪火稳定性等各方面性能均远优于目前市售电解液，且成本低、适用电压梯度易控制，具有很高的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及电子化工技术领域，具体是一种超高稳定性铝电解电容器用离子液体电解液及其制备方法。

背景技术

铝电解电容器是不可或缺的电子元件。近年来，电动汽车产业、5G通信基站、军事以及航空航天等领域的空前发展，使得质优价廉的铝电解电容器市场需求量激增。生产高质量低成本的铝电解电容器成为我国民族企业跻身全球高端电子元件领域引领者行列的重大机遇，解决铝电解电容器漏电流大、热稳定性差等问题成为目前研究的热门方向。

与传统有机电解质相比，离子液体具有一系列突出的优点：(1)液态温度范围宽，具有很高的热稳定性和化学稳定性；(2)蒸汽压非常小，不挥发，在使用、储存中不会蒸发散失，可以循环使用，解决了传统电解液因干涸而导致的电容器性能衰减问题以及有机化合物挥发带来的环境污染问题；(3)电导率高，因而具有较低的等效串联电阻(ESR)，制得的电容器具有较小的漏电流；(4)通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性；(5)通过调整极性，可使其具有较低的粘度等。因此，用离子液体代替传统有机电解液已成为近年来铝电解电容器领域的研究热点。

然而，将常用的离子液体作为铝电解电容器的电解液使用时，存在闪火电压低、闪火稳定性差等问题，严重阻碍了离子液体在铝电解电容器电解液中的应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超高稳定性铝电解电容器用离子液体电解液及其制备方法。本发明选用离子液体咪唑滃硫酸酯盐与乙二醇制备基础离子液体电解液，并向其中添加高氧化态溶质以提高其闪火电压，所制备的离子液体电解液具有高电导率、中性pH值等优异特性，并且其闪火稳定性高、闪火时间趋于无穷，在制备超高稳定性铝电解电容器方面具有光明的应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种超高稳定性铝电解电容器用离子液体电解液，所述的离子液体电解液包括离子液体咪唑滃硫酸酯盐与乙二醇制备的基础离子液体电解液，还包括可大大提高闪火电压的高氧化态溶质。

进一步地，所述的离子液体咪唑滃硫酸酯盐的分子结构式如下：

其中取代基R₁为C1-C10的饱和或不饱和烷基，取代基R₂为C1-C10的饱

和或不饱和烷基，取代基R₃为C1-C10的饱和或不饱和烷基。

进一步地，所述的基础离子液体电解液，其制备方法为：将离子液体咪唑滃硫酸酯盐与乙二醇按质量比为1:2-2:1混合，在80-150℃下烧煮1-3h。

进一步地，所述的高氧化态溶质通过原位合成法制得，具体为：将环已酮和丙烯酸酯按照摩尔比为1:1-1:2加入反应器中，加入溶剂和催化剂，在50-150℃下回流4-20h，再向其中加入叔丁基过氧化物在50-100℃下反应2-10h。

再进一步地，所述的溶剂为四氢呋喃，与反应物的体积比为1:1–2:1，所述的催化剂为三乙胺，与反应物的体积比为1:50–1:10。

再进一步地，所述的叔丁基过氧化物为叔丁基过氧化氢、二叔丁基过氧化氢、叔丁基过氧化异丙基或叔丁基过氧化碳酸2-乙基己酯的一种或几种，与反应物的体积比为1:100–1:20。