CN103377836A - 一种双电层电容器电解液 - Google Patents
一种双电层电容器电解液 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103377836A CN103377836A CN2012101189577A CN201210118957A CN103377836A CN 103377836 A CN103377836 A CN 103377836A CN 2012101189577 A CN2012101189577 A CN 2012101189577A CN 201210118957 A CN201210118957 A CN 201210118957A CN 103377836 A CN103377836 A CN 103377836A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer capacitor
- ionic liquid
- cation
- electric layer
- double electric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明属于电解液领域，其公开了一种双电层电容器电解液，其特征在于，包括质量比为1∶0.001～0.1的离子液体和碳纳米管粉体；离子液体为咪唑阳离子或吡咯阳离子分别与四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子、乙酸阴离子、甲基硫酸酯阴离子、三氟乙酸阴离子、三氟甲基磺酸阴离子、双氰基胺阴离子及三氟乙酰三氟甲磺酰胺阴离子中的任一阴离子组成。本发明提供的双电层电容器电解液，其由离子液体和碳纳米管混合而成，离子液体的阴离子能被碳纳米管吸附，碳纳米管的存在能促进离子液体的有效解离，增加离子液体的迁移数，从而大大降低双电层电容器的等效内阻；并且碳纳米管不挥发，不会增大易燃易爆的危险系数。
Description
技术领域
本发明涉及电解液领域，尤其涉及一种双电层电容器电解液。
背景技术
双电层电容器是一种新型能量存储装置，具有高功率密度、高循环寿命、快速充放电性能好等优点，被广泛应用于军事领域、移动通讯装置、计算机、以及电动汽车的混合电源等。作为双电层电容器的重要组成部分，电解液对双电层电容器的储电性能有很大影响，决定着电容器的等效内阻，工作电压范围，储电容量及工作温度和工作环境。
离子液体是在室温或接近室温的条件下完全由离子组成的有机液体物质。作为一种新型的电解液，离子液体的出现，大大拓展了双电层电容器的应用领域。它具有电导率高、电化学窗口宽、不挥发、不可燃、热稳定性好等优点。离子液体作为双电层电容器的电解液具有良好的发展前景，然而，纯离子液体在室温条件下的电容量不高。采用添加有机溶剂(乙腈、碳酸丙烯酯、1一丁内酯)的办法达到了提高电容量的目的，却使电容器在使用过程中增加了易燃易爆的危险系数。
发明内容
基于上述问题，本发明提供一种双电层电容器电解液，该双电层电容器电解液使用安全且能大大降低双电层电容器的比容量。
本发明的技术方案如下：
一种双电层电容器电解液，其由离子液体和碳纳米管粉体混合而成，离子液体和碳纳米管粉体的质量比为1∶0.001～0.1；其中，所述的离子液体由咪唑阳离子或吡咯阳离子分别与四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子、乙酸阴离子、甲基硫酸酯阴离子、三氟乙酸阴离子、三氟甲基磺酸阴离子、双氰基胺阴离子及三氟乙酰三氟甲磺酰胺阴离子中的任一阴离子组成。
上述双电层电容器电解液中，所述碳纳米管粉体包括单壁管和多壁管碳纳米管粉体中的至少一种。
上述双电层电容器电解液中，咪唑阳离子是1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-丙基-3-甲基咪唑阳离子或1-乙基-3-甲基咪唑阳离子；吡咯阳离子是丁基甲基吡咯阳离子、丙基甲基吡咯阳离子或乙基甲基吡咯阳离子。
本发明提供一种双电层电容器电解液，其由离子液体和碳纳米管粉体混合而成，离子液体和碳纳米管粉体混合之后，碳纳米管粉体分散于离子液体中，其特殊的纳米级管状结构和导电性，能缩减电解液形成双电层时的浓度梯度，减小双电层距离，从而大大提高双电层电容器的比电容；并且碳纳米管不挥发，不会像有机添加剂一样增大易燃易爆的危险系数；因此，电解液安全，且能大大降低双电层电容器的等效内阻。
附图说明
图1为实施例1制得的双电层电容器电解液与纯离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸电解液测得的充放电曲线对比图。
具体实施方式
本发明提供的一种双电层电容器电解液，其由离子液体和碳纳米管粉体混合而成，离子液体和碳纳米管粉体的质量比为1∶0.001～0.1；其中，所述的离子液体由咪唑阳离子或吡咯阳离子分别与四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子、乙酸阴离子、甲基硫酸酯阴离子、三氟乙酸阴离子、三氟甲基磺酸阴离子、双氰基胺阴离子及三氟乙酰三氟甲磺酰胺阴离子中的任意一种阴离子组成。
上述双电层电容器电解液中，离子液体和碳纳米管粉体的质量比优选为1∶0.01～0.1。
上述双电层电容器电解液中，所述碳纳米管粉体包括单壁管和多壁管碳纳米管粉体中的至少一种；当碳纳米管粉体由单壁管和多壁管碳纳米管粉体混合时，单壁管与多壁管碳纳米管粉体的质量比为1∶1～3。一般状态下，碳纳米管粉体的单壁管外径为0.5～2纳米，长度为0.5～30微米，而多壁管外径为10～50纳米，长度为0.1～30微米；也就是说，碳纳米管粉体的外径和长度很少采用单一具体数值来表述的，而是采用范围值来表述的。
上述双电层电容器电解液中，咪唑阳离子为1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-丙基-3-甲基咪唑阳离子或1-乙基-3-甲基咪唑阳离子；吡咯阳离子为丁基甲基吡咯阳离子、丙基甲基吡咯阳离子或乙基甲基吡咯阳离子。
在上述双电层电容器电解液的离子液体中，当阴离子与阳离子组合后，形成的盐类化合物分别为：
1、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺盐；1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑甲基硫酸酯盐；1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑双氰基胺盐；1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酰三氟甲磺酰胺盐；
2、1-丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；1-丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；1-丙基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺盐；1-丙基-3-甲基咪唑乙酸盐；1-丙基-3-甲基咪唑甲基硫酸酯盐；1-丙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐；1-丙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐；1-丙基-3-甲基咪唑双氰基胺盐；1-丙基-3-甲基咪唑三氟乙酰三氟甲磺酰胺盐；
3、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺盐；1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑甲基硫酸酯盐；1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐；1-乙基-3-甲基咪唑双氰基胺盐；1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酰三氟甲磺酰胺盐；
4、丁基甲基吡咯四氟硼酸盐；丁基甲基吡咯六氟磷酸盐；丁基甲基吡咯二(三氟甲基磺酰)亚胺盐；丁基甲基吡咯乙酸盐；丁基甲基吡咯甲基硫酸酯盐；丁基甲基吡咯三氟乙酸盐；丁基甲基吡咯三氟甲基磺酸盐；丁基甲基吡咯双氰基胺盐；丁基甲基吡咯三氟乙酰三氟甲磺酰胺盐；
5、丙基甲基吡咯四氟硼酸盐；丙基甲基吡咯六氟磷酸盐；丙基甲基吡咯二(三氟甲基磺酰)亚胺盐；丙基甲基吡咯乙酸盐；丙基甲基吡咯甲基硫酸酯盐；丙基甲基吡咯三氟乙酸盐；丙基甲基吡咯三氟甲基磺酸盐；丙基甲基吡咯双氰基胺盐；丙基甲基吡咯三氟乙酰三氟甲磺酰胺盐；
6、乙基甲基吡咯四氟硼酸盐；乙基甲基吡咯六氟磷酸盐；乙基甲基吡咯二(三氟甲基磺酰)亚胺盐；乙基甲基吡咯乙酸盐；乙基甲基吡咯甲基硫酸酯盐；乙基甲基吡咯三氟乙酸盐；乙基甲基吡咯三氟甲基磺酸盐；乙基甲基吡咯双氰基胺盐；乙基甲基吡咯三氟乙酰三氟甲磺酰胺盐。
在上述双电层电容器电解液中，离子液体优选1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐或丁基甲基吡咯四氟硼酸盐。
本发明提供一种双电层电容器电解液，其由离子液体和碳纳米管粉体混合而成，离子液体和碳纳米管粉体混合之后，碳纳米管粉体分散于离子液体中，其特殊的纳米级管状结构和导电性，能缩减电解液形成双电层时的浓度梯度，减小双电层距离，从而大大提高双电层电容器的比电容；并且碳纳米管不挥发，不会像有机添加剂一样增大易燃易爆的危险系数；因此，电解液安全，且能大大降低双电层电容器的等效内阻。
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
下述各实施例中，比电容的测试：以石墨烯为电极材料，以各实施例制得的双电层电解液为电解液，组装成扣式电池，利用CHI660A电化学工作站对其进行恒流充放电测试，测得其比容量，即于30摄氏度条件下，在0-3v窗口范围内，以1A/g的恒电流反复充放电50个循环后，得到其比电容。
下述实施例1～54中，单壁管的碳纳米管粉体的外径为0.5～2纳米，长度为0.5～30微米，而多壁管的碳纳米管粉体的外径为10～50纳米，长度为0.1～30微米。
实施例1
在手套箱中，将质量比为1∶0.1的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸和单壁管碳纳米管粉体混合。搅拌30分钟后，碳纳米管粉体分散于1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸，得到双电层电容器用电解液。
图1为实施例1制得的双电层电容器电解液与纯离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸作为电解液测得的充放电曲线对比图；其中，横坐标为时间，纵坐标为电压，实线为纯离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸作为电解液的充放电曲线，虚线为实施例1制得的双电层电容器电解液作为电解液的充放电曲线；窗口电压为0-3v，恒电流1A/g；
从图1中充放电曲线可以计算出(比电容的计算公式为C＝dQ/dV＝I/(dV/dt)；其中，I代表放电电流密度，V代表放电电压，t代表放电时间)，实施例1制得的双电层电容器电解液作为电解液的电容为73F/g，而纯离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸作为电解液的比电容为55F/g；因此，比电容比同等条件下高32.7％。
实施例2
在手套箱中，将质量比为1∶0.01的丁基甲基吡咯四氟硼酸和多壁管碳纳米管粉体混合。搅拌10分钟后，碳纳米管粉体分散于丁基甲基吡咯四氟硼酸，得到双电层电容器用电解液。
本实施例的双电层电容器电解液作为电解液的比电容为69F/g，而纯离子液体丁基甲基吡咯四氟硼酸作为电解液的比电容为53F/g；因此，比电容比同等条件下高30.1％。
实施例3
在手套箱中，将质量比为1∶0.05的1-丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸和碳纳米管粉体(即质量比为1∶1的单壁管和多壁管混合的碳纳米管粉体)混合。搅拌20分钟后，碳纳米管粉体分散于1-丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸，得到双电层电容器用电解液。
本实施例的双电层电容器电解液作为电解液的比电容为62F/g，而纯离子液体1-丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸作为电解液的比电容为47.2F/g；因此，比电容比同等条件下高31.3％。
实施例4
在手套箱中，将质量比为1∶0.001的丙基甲基吡咯二(三氟甲基磺酰)亚胺和单壁管碳纳米管粉体混合。搅拌40分钟后，碳纳米管粉体分散于丙基甲基吡咯二(三氟甲基磺酰)亚胺，得到双电层电容器用电解液。
本实施例的双电层电容器电解液作为电解液的比电容为65F/g，而纯离子液体丙基甲基吡咯二(三氟甲基磺酰)亚胺作为电解液的比电容为54.7F/g；因此，比电容比同等条件下高18.8％。
实施例5
在手套箱中，将质量比为1∶0.005的1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸和碳纳米管粉体(即质量比为1∶2的单壁管和多壁管混合的碳纳米管粉体)混合。搅拌50分钟后，碳纳米管粉体分散于1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸，得到双电层电容器用电解液。
本实施例的双电层电容器电解液作为电解液的比电容为60F/g，而纯离子液体1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸作为电解液的比电容为49.7F/g；因此，比电容比同等条件下高20.7％。
实施例6
在手套箱中，将质量比为1∶0.01的乙基甲基吡咯三氟乙酰三氟甲磺酰胺和碳纳米管粉体(即质量比为1∶3的单壁管和多壁管混合的碳纳米管粉体)混合。搅拌60分钟后，碳纳米管粉体乙基甲基吡咯三氟乙酰三氟甲磺酰胺，得到双电层电容器用电解液。
本实施例的双电层电容器电解液作为电解液的比电容为63F/g，而纯离子液体乙基甲基吡咯三氟乙酰三氟甲磺酰胺作为电解液的比电容为48.2F/g；因此，比电容比同等条件下高30.7％。
实施例7～54
注：表中，
1、A表示离子液体，B表示碳纳米管粉体；
2、比电容高出比率为相应实施例中，应用本实施例中电解液的双电层电容器的比电容比同等条件下测得的应用纯离子液体作为电解液的双电层电容器的比电容的高出的百分比；
3、实施例7～54中，各种制备工艺流程和测试条件与实施例1相同。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种双电层电容器电解液，其特征在于，包括质量比为1∶0.001～0.1的离子液体和碳纳米管粉体；所述离子液体为咪唑阳离子或吡咯阳离子分别与四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子、乙酸阴离子、甲基硫酸酯阴离子、三氟乙酸阴离子、三氟甲基磺酸阴离子、双氰基胺阴离子及三氟乙酰三氟甲磺酰胺阴离子中的任一阴离子组成。
2.根据权利要求1所述的双电层电容器电解液，其特征在于，所述离子液体和碳纳米管粉体的质量比为1∶0.01～0.1。
3.根据权利要求1或2所述的双电层电容器电解液，其特征在于，所述碳纳米管粉体包括单壁管和多壁管碳纳米管粉体中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的双电层电容器电解液，其特征在于，所述咪唑阳离子为1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-丙基-3-甲基咪唑阳离子或1-乙基-3-甲基咪唑阳离子。
5.根据权利要求1或2所述的双电层电容器电解液，其特征在于，所述吡咯阳离子为丁基甲基吡咯阳离子、丙基甲基吡咯阳离子或乙基甲基吡咯阳离子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012101189577A CN103377836A (zh) | 2012-04-20 | 2012-04-20 | 一种双电层电容器电解液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012101189577A CN103377836A (zh) | 2012-04-20 | 2012-04-20 | 一种双电层电容器电解液 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103377836A true CN103377836A (zh) | 2013-10-30 |
Family
ID=49462807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012101189577A Pending CN103377836A (zh) | 2012-04-20 | 2012-04-20 | 一种双电层电容器电解液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103377836A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103021676A (zh) * | 2012-12-18 | 2013-04-03 | 清华大学 | 一种用于高电压超级电容器的电解液及其制备方法 |
| CN106158365A (zh) * | 2015-04-14 | 2016-11-23 | 欣兴电子股份有限公司 | 电容器及其制作方法 |
| CN110265719A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-09-20 | 江西力能新能源科技有限公司 | 一种锂电池的电解质材料及其制备工艺 |
| CN116404256A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-07-07 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电解液、电池单体、电池和用电设备 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102177563A (zh) * | 2008-12-08 | 2011-09-07 | 松下电器产业株式会社 | 双电层电容器及其制造方法 |
| CN102412065A (zh) * | 2010-09-20 | 2012-04-11 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 基于石墨烯-碳纳米管复合材料超级电容器的制备方法 |
-
2012
- 2012-04-20 CN CN2012101189577A patent/CN103377836A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102177563A (zh) * | 2008-12-08 | 2011-09-07 | 松下电器产业株式会社 | 双电层电容器及其制造方法 |
| CN102412065A (zh) * | 2010-09-20 | 2012-04-11 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 基于石墨烯-碳纳米管复合材料超级电容器的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YUEGUANG ZHANG ET AL: "Performance enhancement for quasi-solid-state dye-sensitized solar cells by using acid-oxidized carbon nanotube-based gel electrolytes", 《 ELECTROCHIMICA ACTA》, vol. 61, no. 2, 9 December 2011 (2011-12-09), XP028356993, DOI: doi:10.1016/j.electacta.2011.12.003 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103021676A (zh) * | 2012-12-18 | 2013-04-03 | 清华大学 | 一种用于高电压超级电容器的电解液及其制备方法 |
| CN103021676B (zh) * | 2012-12-18 | 2016-02-10 | 清华大学 | 一种用于高电压超级电容器的电解液及其制备方法 |
| CN106158365A (zh) * | 2015-04-14 | 2016-11-23 | 欣兴电子股份有限公司 | 电容器及其制作方法 |
| CN110265719A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-09-20 | 江西力能新能源科技有限公司 | 一种锂电池的电解质材料及其制备工艺 |
| CN116404256A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-07-07 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电解液、电池单体、电池和用电设备 |
| CN116404256B (zh) * | 2023-05-31 | 2023-10-27 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电解液、电池单体、电池和用电设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ye et al. | New types of hybrid electrolytes for supercapacitors | |
| Pan et al. | Recognition of ionic liquids as high-voltage electrolytes for supercapacitors | |
| Nadiah et al. | Influence of acrylic acid on ethylene carbonate/dimethyl carbonate based liquid electrolyte and its supercapacitor application | |
| Xiong et al. | Thermal effects in supercapacitors | |
| Sharma et al. | Supercapacitor and electrochemical techniques: A brief review | |
| CN102760577A (zh) | 一种双电层电容器电解液以及使用该电解液的双电层电容器 | |
| CN103730263A (zh) | 一种用于超级电容器的有机电解液及超级电容器 | |
| Hashmi et al. | Polymer electrolytes for supercapacitor and challenges | |
| WO2016090979A1 (zh) | 一种宽温高电压型超级电容器有机电解液及其制备方法 | |
| CN103620714A (zh) | 电解液 | |
| Wu et al. | Design and theoretical study of novel deep eutectic solvents: The effects of bromine and chloride anions on solvation structure and supercapacitor performance | |
| CN102760578B (zh) | 一种电容器电解液以及使用该电解液的电容器 | |
| CN103377836A (zh) | 一种双电层电容器电解液 | |
| WO2016101331A1 (zh) | 超低温氯盐水系超级电容电解液 | |
| Zhang et al. | N-Propyl-N-Methylpyrrolidinium Difluoro (oxalato) borate as a Novel Electrolyte for High-Voltage Supercapacitor | |
| CN102760574B (zh) | 一种双电层电容器电解液以及使用该电解液的双电层电容器 | |
| CN105185602A (zh) | 一种用于超级电容器的离子液体电解液体系 | |
| CN102956373B (zh) | 电解液及其配制方法 | |
| CN111261426B (zh) | 一种超级电容器电解液及超级电容器 | |
| CN103377834B (zh) | 一种双电层电容器电解液 | |
| KR20190110943A (ko) | 하이브리드 슈퍼커패시터 | |
| CN107887176B (zh) | 一种用于超级电容器的有机电解液及超级电容器 | |
| CN102956366B (zh) | 电解液及其配制方法 | |
| CN102760576B (zh) | 一种双电层电容器电解液以及使用该电解液的双电层电容器 | |
| CN102760575A (zh) | 一种电容器电解液以及使用该电解液的电容器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131030 |