有機電解液及對稱超級電容器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電容器領域，特別涉及有機電解液及對稱超級電容器。
【背景技術】
[0002] 超級電容器是基于電極/溶液界面的電化學過程的儲能元件。超級電容器的容量 為傳統電容器的20~200倍，可達法拉級甚至千法拉級。它兼有常規電容器功率密度大和 電池能量密度高的優點，充電速度快，使用壽命長，漏電電流小，對環境無污染，被認為是一 種高效、實用的新型電源。
[0003] 超級電容器的電極分為炭系材料、金屬氧化物和電子導電聚合物。當選用不同材 料分別作為正電極和負電極時，成為不對稱超級電容器。不對稱超級電容器中，W石墨/活 性炭分別為正負電極的最為普遍。
[0004] 對稱超級電容器的電解液，最早為水系電解液，但是水系電解液分解電壓較低，水 的凝固點低，使電容器的低溫性能較差。所W越來越多的研究人員熱衷于研究有機電解液。 有機電解液中，選用的電解質為具有高穩定電位的支持電解質，電解質的陽離子主要是裡 離子、季饋離子（W TEA+為代表)、季磯離子等，陰離子主要是C1CV，BF4^ PFe^，AsFe^等。有機 電解液中的有機溶劑包括碳酸丙帰醋（PC)、己膳等。根據選用的電解質和有機溶劑的不同， 有機電解液呈現不同的特性，對于對稱超級電容器的性能具有較大的影響。
[0005] 目前市場上普遍采用的一種有機系對稱超級電容器，W活性碳分別作為正極和負 極，W將TEA BF4溶解在PC中作為有機電解液。但是由該種有機電解液構成的對稱超級電 容器難W滿足對于倍率特性要求較高的電器設備的需要。
【發明內容】
[0006] 本發明解決的技術問題在于一種有機電解液及由其構成的不對稱超級電容器，所 述有機電解液導電率增強，由其構成的對稱超級電容器的倍率特性增強。
[0007] 本發明公開了一種有機電解液，包括電解質和有機溶劑，其特征在于，所述電解質 為四甲基二氣草酸測酸饋；
[0008] 所述有機溶劑為碳酸丙帰醋和碳酸己帰醋的混合物，其中碳酸己帰醋的體積百分 含量為0. 1~80%。
[0009] 優選的，所述四甲基二氣草酸測酸饋的濃度為0. 2~2M。
[0010] 優選的，所述四甲基二氣草酸測酸饋的制備方法為：
[0011] 將四甲基氨氧化饋的水溶液與氣測酸反應，得到四甲基氣測酸饋；
[0012] 將所述四甲基氣測酸饋與無水草酸反應，得到四甲基二氣草酸測酸饋。
[0013] 優選的，所述碳酸己帰醋的體積百分含量為30~79%。
[0014] 本發明公開了一種對稱超級電容器，包括活性炭正電極、活性炭負電極、介于活性 炭正電極和活性碳負電極之間的隔膜和有機電解液，所述有機電解液包括電解質和有機溶 劑，所述電解質為四甲基二氣草酸測酸饋；
[0015] 所述有機溶劑為碳酸丙帰醋和碳酸己帰醋的混合物，其中碳酸己帰醋的體積百分 含量為0. 1~80%。
[0016] 優選的，所述電解質的濃度為0. 2~2M。
[0017] 優選的，所述碳酸己帰醋的體積百分含量為30~79%。
[001引與現有技術相比，本發明的有機電解液，包括電解質和有機溶劑，其特征在于，所 述電解質為四甲基二氣草酸測酸饋；所述有機溶劑為碳酸丙帰醋和碳酸己帰醋的混合物， 其中碳酸己帰醋的體積百分含量為0~80%。所述有機電解液與活性炭正電極、活性炭負電 極、介于活性炭正電極和活性碳負電極之間的隔膜共同構成對稱超級電容器。由于碳酸己 帰醋具有高的介電常數，提高了該有機電解液體系的離子電導率。由所述有機電解液構成 的對稱超級電容器倍率特性更好。實驗結果表明，本發明的對稱超級電容器在同一電流密 度下的功率密度和能量密度均高于現有對稱超級電容器。
【附圖說明】
[0019] 圖1為實施例1制備的四甲基二氣草酸測酸饋的陽離子質譜圖；
[0020] 圖2為實施例1制備的四甲基二氣草酸測酸饋的陰離子質譜圖；
[0021] 圖3電容器首圈放電比容量隨EC含量變化的曲線圖；
[002引圖4為本發明實施例與比較例提供的超級電容器的ragong plot曲線；
[002引圖5為本發明實施例4與比較例3提供的超級電容器的ragong plot曲線。
【具體實施方式】
[0024] 為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是 應當理解，該些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的 限制。
[0025] 本發明實施例公開了一種有機電解液，包括電解質和有機溶劑，其特征在于，所述 電解質為四甲基二氣草酸測酸饋；
[0026] 所述有機溶劑為碳酸丙帰醋和碳酸己帰醋的混合物，其中碳酸己帰醋的體積百分 含量為0. 1~80%。
[0027] 在本發明中，有機電解液包括的電解質為四甲基二氣草酸測酸饋，所述四甲基二 氣草酸測酸饋溶解度高，可W增加電容器的比容量。在電容器中溶解度低于0. 1M的季饋鹽 不能應用。所述四甲基二氣草酸測酸饋的濃度優選為0. 2~2M，更優選為1M。
[0028] 所述四甲基二氣草酸測酸饋為高純度的晶體，可W由市場購買，也可W優選按照 W下方法制備：
[0029] 將四甲基氨氧化饋的水溶液與氣測酸反應，得到四甲基測氣酸饋；
[0030] 將所述四甲基測氣酸饋與無水草酸在有機溶劑中反應，得到四甲基二氣草酸測酸 饋。
[0031] 在制備四甲基二氣草酸測酸饋的過程中，所述四甲基二氣草酸測酸饋水溶液的質 量濃度優選為20~30%。所述四甲基二氣草酸測酸饋與氣測酸反應至抑值成中性，反應結 束，然后優選用丙麗將產物溶解后，冷卻結晶，即可得到四甲基測酸饋。
[0032] 得到四甲基測酸饋后，將其與無水草酸反應，所述反應優選在有機溶劑中進行，所 述有機溶劑優選為己膳，所述反應優選的催化劑為四氯化娃，所述反應的時間優選為18~ 24小時，直至不產生白煙為止。所述反應結束后，優選用有機溶劑將產物溶解，經重結晶，得 到高純度的四甲基二氣草酸測酸饋。
[0033] 在本發明中，有機電解液包括的有機溶劑為碳酸丙帰醋和碳酸己帰醋的混合物， 其中碳酸己帰醋的體積百分含量為0. 1~80%。所述碳酸己帰醋可W提高電解液的電導率， 而且其可W隨溫度提高，降低對于二氣草酸測酸根的束縛能力，使得二氣草酸測酸根容易 插嵌和脫出，從而使有機電解液對溫度敏感性好。所述碳酸己帰醋的體積百分含量優選為 30 ~79〇/〇。
[0034] 本發明還公開了一種對稱超級電容器，包括活性炭正電極、活性炭負電極、介于活 性炭正電極和活性碳負電極之間的隔膜和有機電解液，所述有機電解液包括電解質和有機 溶劑，所述電解質為四甲基二氣草酸測酸饋；
[0035] 所述有機溶劑為碳酸丙帰醋和碳酸己帰醋的混合物，其中碳酸己帰醋的體積百分 含量為0. 1~80%。
[0036] 在本發明的對稱電容器中，W活性炭分別作為正極和負極。本發明對于活性炭電 極的種類和來源沒有特殊限制，市售的產品即可。本本發明對于所述介于活性炭正電極和 活性炭負電極之間的隔膜也沒有特殊限制，本領域技術人員經常選用的玻璃纖維即可。
[0037] 所述有機電解液包括電解質和有機溶劑，所述電解質為四甲基二氣草酸測酸饋；
[0038] 所述有機溶劑為碳酸丙帰醋和碳酸己帰醋的混合物，其中碳酸己帰醋的體積百分 含量為0. 1~80%。
[0039] 所述四甲基二氣草酸測酸饋溶解度高，可W增加電容器的容量。在電容器中溶解 度低于0. 1M的季饋鹽不能應用。所述四甲基二氣草酸測酸饋的濃度優選為0. 2~2M，更優 選為1M。
[0040] 所述四甲基二氣草酸測酸饋為高純度的晶體優選按照W下方法制備：
[0041] 將四甲基氨氧化饋的水溶液與氣測酸反應，得到四甲基測氣酸饋；
[0042] 將所述四甲基氣測酸饋與無水草酸在有機溶劑中反應，得到四甲基二氣草酸測酸 饋。
[0043] 在制備四甲基二氣草酸測酸饋的過程中，所述四甲基二氣草酸測酸饋水溶液的質 量濃度優選為20~30%。所述四甲基二氣草酸測酸饋與氣測酸反應至抑值成中性，反應結 束，然后優選用丙麗將產物溶解后，冷卻結晶，即可得到四甲基測酸饋。
[0044] 得到四甲基測酸饋后，將其與無水草酸反應，所述反應優選在有機溶劑中進行，所 述有機溶劑優選為己膳，所述反應優選的引發劑為四氯化娃，所述反應的時間優選為18~ 24小時，直至不產生白煙為止。所述反應結束后，優選用己膳將產物溶解，低溫重結晶兩到 H次，得到高純度的四甲基二氣草酸測酸饋。
[0045] 為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明提供的有機電解液及不對稱電 容器進行詳細說明，本發明的保護范圍不受W下實施例的限制。
[0046] 實施例1
[0047] 取100ml質量百分含量為25%的四甲基氨氧化饋（TMA0H)水溶液，將氣測酸（皿F4) 緩慢的滴入TMA0H水溶液中，至PH呈中性，將水蒸發。然后用丙麗加熱至7(TC將TMA-BF4 溶解后室溫冷卻結晶。得到純的TMABF4,后7(TC干燥除去丙麗。同時將草酸在9(TC下真空 干燥除水。
[004引取干燥的TMABF4O. Imol (16. 081g)溶于200ml己膳，再取0.1mol (9g)無水草酸 溶于己膳中，攬拌lOmin后將純度為99. 99%的SiC^eml (9g，稍過量）緩慢地滴入溶液中， 約6小時滴完，同時產生大量白煙，反應一晚后不產生白煙視為反應結束。將得到的產品 用100ml甲醇和50ml丙麗的混合溶劑溶解，后抽濾掉不溶物，在零下3(TC下重結晶，重復3 次，得到高純度的TMADF0B晶體。得到的產品用68