專利名稱：一種電容器電解液以及使用該電解液的電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種電容器電解液。該發(fā)明還涉及一種使用該電解液的電容器。
背景技術(shù)：
雙電層電容器是一種新型能量存儲(chǔ)裝置，具有高功率密度、高循環(huán)壽命、快速充放電性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域、移動(dòng)通訊裝置、計(jì)算機(jī)、以及電動(dòng)汽車的混合電源等。作為雙電層電容器的重要組成部分，電解液對(duì)雙電層電容器的儲(chǔ)電性能有很大影響，決定著電容器的工作電壓范圍，儲(chǔ)電容量及工作溫度和工作環(huán)境。離子液體是在室溫或接近室溫的條件下完全由離子組成的有機(jī)液體物質(zhì)。作為一 種新型的電解液，離子液體的出現(xiàn)，大大拓展了雙電層電容器的應(yīng)用領(lǐng)域。它具有電導(dǎo)率高、電化學(xué)窗口寬、不揮發(fā)、不可燃、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。離子液體作為雙電層電容器的電解液具有良好的發(fā)展前景，然而，純離子液體在室溫條件下的電容量不高。采用添加有機(jī)溶劑(乙腈、碳酸丙烯酯、I 一丁內(nèi)酯)的辦法達(dá)到了提高電容量的目的，卻使電容器在使用過程中增加了易燃易爆的危險(xiǎn)系數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種安全可靠、成本低，且能提高電容器比容量的電解液。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種電容器用電解液，其由離子液體和金屬單質(zhì)粉體混合反應(yīng)而成，離子液體和金屬單質(zhì)粉體的質(zhì)量比為I : 0.001 I : 0. 01 ;優(yōu)選離子液體和金屬單質(zhì)粉體的質(zhì)量比優(yōu)選為I : 0. 005 I : 0. 01 ;所述金屬單質(zhì)粉體為銅粉體、猛粉體、鐵粉體、鈷粉體或鎳粉體中的任一種。其中，所述的離子液體由咪唑陽離子與四氟硼酸陰離子、六氟磷酸陰離子、二(三氟甲基磺酰)亞胺陰離子、乙酸陰離子、甲基硫酸酯陰離子、三氟乙酸陰離子、三氟甲基磺酸陰離子、雙氰基胺陰離子或三氟乙酰三氟甲磺酰胺陰離子中的任意一種陰離子構(gòu)成；且所述的咪唑陽離子是I-丁基-3-甲基咪唑陽離子、I-丙基-3-甲基咪唑陽離子、I-乙基-3-甲基咪唑陽離子中的一種。其中，所述的離子液體由吡咯陽離子和四氟硼酸陰離子、六氟磷酸陰離子、二(三氟甲基磺酰)亞胺陰離子、乙酸陰離子、甲基硫酸酯陰離子、三氟乙酸陰離子、三氟甲基磺酸陰離子、雙氰基胺陰離子或三氟乙酰三氟甲磺酰胺陰離子中的任意一種陰離子構(gòu)成；且所述的吡咯陽離子是丁基甲基吡咯陽離子、丙基甲基吡咯陽離子、乙基甲基吡咯陽離子中的一種。其中，離子液體為I-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽或丁基甲基吡咯四氟硼酸鹽。本發(fā)明的另一目的在于提供一種使用上述電解液的電容器，該電容器為雙電層電容器。
本發(fā)明提供的電容器用電解液，其由離子液體和金屬單質(zhì)粉體混合反應(yīng)而成，離子液體和金屬單質(zhì)粉體混合之后，于真空條件下浸泡一段時(shí)間(I天-15天)，金屬單質(zhì)粉體溶解于離子液體中，變成金屬離子，金屬離子在雙電層電容器的充放電過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生了法拉第電容，從而大大提高了雙電層電容器的比電容；并且金屬單質(zhì)便宜易得，且不揮發(fā)，不會(huì)像有機(jī)添加劑一樣增大易燃易爆的危險(xiǎn)系數(shù)；因此，本發(fā)明安全，便宜，且能大大提高雙電層電容器的比容量。


圖I為采用實(shí)施例I中的電解液制得的電容器的充放電曲線。
具體實(shí)施例方式種電容器用電解液，其由離子液體和金屬單質(zhì)粉體混合反應(yīng)而成，離子液體和金 屬單質(zhì)粉體的質(zhì)量比為I : 0.001 I : 0.01 ;優(yōu)選離子液體和金屬單質(zhì)粉體的質(zhì)量比優(yōu)選為I : 0. 005 I : 0. 01 ;所述金屬單質(zhì)粉體為銅粉體、猛粉體、鐵粉體、鈷粉體或鎳粉體中的任一種。其中，所述的離子液體由咪唑陽離子與四氟硼酸陰離子、六氟磷酸陰離子、二(三氟甲基磺酰)亞胺陰離子、乙酸陰離子、甲基硫酸酯陰離子、三氟乙酸陰離子、三氟甲基磺酸陰離子、雙氰基胺陰離子或三氟乙酰三氟甲磺酰胺陰離子中的任意一種陰離子構(gòu)成；且所述的咪唑陽離子是I-丁基-3-甲基咪唑陽離子、I-丙基-3-甲基咪唑陽離子、I-乙基-3-甲基咪唑陽離子中的一種。其中，所述的離子液體由吡咯陽離子和四氟硼酸陰離子、六氟磷酸陰離子、二(三氟甲基磺酰)亞胺陰離子、乙酸陰離子、甲基硫酸酯陰離子、三氟乙酸陰離子、三氟甲基磺酸陰離子、雙氰基胺陰離子或三氟乙酰三氟甲磺酰胺陰離子中的任意一種陰離子構(gòu)成；且所述的吡咯陽離子是丁基甲基吡咯陽離子、丙基甲基吡咯陽離子、乙基甲基吡咯陽離子中的一種。其中，離子液體為I-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽或丁基甲基吡咯四氟硼酸鹽。本發(fā)明的另一目的在于提供一種使用上述電解液的電容器，該電容器為雙電層電容器。本發(fā)明提供的電容器用電解液，其由離子液體和金屬單質(zhì)粉體混合反應(yīng)而成，離子液體和金屬單質(zhì)粉體混合之后，于真空條件下浸泡一段時(shí)間(I天-15天)，金屬單質(zhì)粉體溶解于離子液體中，變成金屬離子，金屬離子在雙電層電容器的充放電過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生了法拉第電容，從而大大提高了雙電層電容器的比電容；并且金屬單質(zhì)便宜易得，且不揮發(fā)，不會(huì)像有機(jī)添加劑一樣增大易燃易爆的危險(xiǎn)系數(shù)；因此，本發(fā)明安全，便宜，且能大大提高雙電層電容器的比容量。本發(fā)明中，雙電層電容器比電容的測試以石墨烯為電極材料，以各實(shí)施例為電解液，組裝成扣式電池，利用CHI660A電化學(xué)工作站對(duì)其進(jìn)行恒流充放電測試，測得其比電容，即于30攝氏度條件下，在充放電電壓0-3v范圍內(nèi)，以充放電流lA/g的恒電流反復(fù)充放電50個(gè)循環(huán)后，得到其比電容；比電容的計(jì)算公式為C = dQ/dV = I/(dV/dt);其中，I代表放電電流密度，V代表放電電壓，t代表放電時(shí)間。
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例I將I-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽和銅粉混合，I-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽和銅粉的質(zhì)量比為I : 0.005。將上述混合物于真空條件下浸泡I天，得到雙電層電容器用電解液。測試得出應(yīng)用本實(shí)施例中電解液的雙電層電容器的比電容為68F/g，比同等條件下測得的應(yīng)用純離子液體，即I-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽作電解液的雙電層電容器的比電容高53. 8% (即比電容比率為53.8%)。圖I為采用實(shí)施例I中的電解液制得的電容器的充放電曲線；其中，充放電電壓0_3v，充放電電流lA/g。點(diǎn)劃線是本實(shí)施例的電解液，實(shí)線是純離子液體。
從圖I的充放電曲線可以計(jì)算出應(yīng)用本實(shí)施例作電解液的雙電層電容器的比電容為68F/g，而應(yīng)用純離子液體I-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽作電解液的雙電層電容器的比電容為44. 2F/g，測試得出應(yīng)用該雙電層電容器用電解液的雙電層電容器的比電容比同等條件下測得的應(yīng)用純離子液體I-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽作電解液的雙電層電容器的比電容高53. 8%。實(shí)施例2 56見下述表單
權(quán)利要求
1.一種電容器電解液，其特征在于，該電解液包括離子液體和金屬單質(zhì)粉體，所述離子液體與金屬單質(zhì)粉體的質(zhì)量比為I : 0.001 I : 0. 01 ;所述金屬單質(zhì)粉體為銅粉體、猛粉體、鐵粉體、鈷粉體或鎳粉體中的任一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電容器電解液，其特征在于，所述離子液體與金屬單質(zhì)粉體的質(zhì)量比為I : 0.005 I : 0.01。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電容器電解液，其特征在于，所述離子液體為咪唑陽離子與四氟硼酸陰離子、六氟磷酸陰離子、二(三氟甲基磺酰)亞胺陰離子、乙酸陰離子、甲基硫酸酯陰離子、三氟乙酸陰離子、三氟甲基磺酸陰離子、雙氰基胺陰離子或三氟乙酰三氟甲磺酰胺陰離子中的任意一種陰離子組成的離子液體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容器電解液，其特征在于，所述咪唑陽離子為I-丁基-3-甲基咪唑陽離子、I-丙基-3-甲基咪唑陽離子或者I-乙基-3-甲基咪唑陽離子中的 任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電容器電解液，其特征在于，所述離子液體為吡咯陽離子與四氟硼酸陰離子、六氟磷酸陰離子、二(三氟甲基磺酰)亞胺陰離子、乙酸陰離子、甲基硫酸酯陰離子、三氟乙酸陰離子、三氟甲基磺酸陰離子、雙氰基胺陰離子或三氟乙酰三氟甲磺酰胺陰離子中的任意一種陰離子組成的離子液體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電容器電解液，其特征在于，所述吡咯陽離子為丁基甲基吡咯陽離子、丙基甲基吡咯陽離子或乙基甲基吡咯陽離子中的任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電容器電解液，其特征在于，所述離子液體為I-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電容器電解液，其特征在于，所述離子液體為丁基甲基吡咯四氟硼酸鹽。
9.一種電容器，其特征在于，該電容器包括權(quán)利要求I至8任一所述的電解液。
全文摘要
本發(fā)明屬于電化學(xué)領(lǐng)域，其公開了一種電容器電解液及使用該電解液的電容器；其中，電容器電解液包括質(zhì)量比為1∶0.001～1∶0.01的離子液體和金屬單質(zhì)粉體。本發(fā)明提供的電容器用電解液，其由離子液體和金屬單質(zhì)粉體混合反應(yīng)而成，離子液體和金屬單質(zhì)粉體混合之后，金屬單質(zhì)粉體溶解于離子液體中，變成金屬離子，金屬離子在雙電層電容器的充放電過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生了法拉第電容，從而大大提高了雙電層電容器的比電容；并且金屬單質(zhì)便宜易得，且不揮發(fā)，不會(huì)像有機(jī)添加劑一樣增大易燃易爆的危險(xiǎn)系數(shù)；因此，本發(fā)明安全，便宜，且能大大提高雙電層電容器的比容量。
文檔編號(hào)H01G9/038GK102760575SQ20111010745
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者周明杰, 王要兵, 鄧惠仁 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司