[发明专利]一种电解液及其应用

说明书

本发明提供了一种电解液及其应用，属于超级电容器技术领域。在本发明中，深共晶溶剂的低温性能好，其作为离子液体的溶剂制备电解液，可以降低低温时电解液的黏度和电解液的内部阻力，从而减少导电性随温度降低而下降的现象，提高电解液的低温性能，拓宽离子液体作为电解液的适用温区。并且，本发明通过进一步调整氢键供体与氢键受体的比例与深共晶溶剂与离子液体的比例，提高了电解液的低温容量。实施例结果表明，以本发明提供的电解液组装的超级电容器在零下40℃到40℃温度范围内可正常地充放电，并且‑40℃时电容量可达12.33F/g。

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种电解液及其应用。

背景技术

随着先进储能系统的快速应用，储能系统的应用范围越来越广，如航空航天、电子汽车和军事工业等领域，这些领域要求储能系统不仅要在室温下安全稳定的使用，也需在极端条件(高温/低温)下保证正常的使用，这给储能领域带来了新的挑战。

超级电容器通过电极表面或近表面的静电/非法拉第反应进行储能，具有功率密度高、循环寿命长、工作温度宽等优点，引起了人们极大的关注。虽然超级电容器可以在低温下运行，但是，在低温下容量的大幅度损失严重阻碍了其在航空航天、电子汽车和军事工业等领域的应用。

对于超级电容器来说，电解液是支持系统，对其起到决定性作用。能量密度和功率密度都与电容器的工作电压的平方成正比，而工作电压取决于电解液的分解电压。在极端的温度条件下，储能器件中的电解液极易发生分解或凝固，造成设备运行故障。离子液体是由半径较大的非对称型有机阳离子与阴离子组合形成熔点低于100℃的盐，其具有低蒸汽压、高热稳定性和化学稳定性、低可燃性、宽电压窗口，相比于有机电解液具有更高的导电性而受到人们广泛的关注。虽然离子液体使超级电容器在室温表现出很好的性能，但在低温环境下它们的黏度显著增加，从而导致超级电容器内部阻力大幅增加，功率输出减少，电容量降低，因此人们将离子液体和有机溶剂(如乙腈、碳酸丙烯酯)混合来降低其黏度并提高离子导电性，但是加入有机溶剂后超级电容器的电容量仍然较低，这极大限制了离子液体在更低温环境下的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电解液及其应用，本发明提供的电解液不仅能够缓解电容量随温度降低而下降的现象，而且能够在-40℃正常充放电，并且-40℃时电容量可达12.33F/g。

本发明提供了一种电解液，包括互溶的深共晶溶剂和离子液体；

所述深共晶溶剂包括氢键供体和氢键受体；所述氢键供体包括醇；

所述氢键供体与氢键受体的摩尔比为1：1～2；

所述离子液体与深共晶溶剂的摩尔比为1：2～3。

优选的，所述离子液体包括1-乙基-3-甲基四氟硼酸咪唑。

优选的，所述氢键受体包括砜类化合物。

优选的，所述砜类化合物包括二甲基亚砜。

优选的，所述醇包括二元醇。

优选的，所述二元醇为乙二醇。

优选的，所述氢键供体与氢键受体的摩尔比为1：1或1：2。

优选的，所述离子液体与深共晶溶剂的摩尔比为1：2或1：3。

优选的，所述电解液的凝固点低于-90℃，沸点高于50℃。

本发明还提供了上述方案所述电解液在超级电容器中的应用。