一種含無機納米顆粒的超級電容器有機電解液的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及超級電容器技術領域，具體涉及一種含無機納米顆粒的超級電容器有機電解液。
【背景技術】
[0002]電化學電容器又稱超級電容器(super capacitors)，極端電容器等，是介于二次電池與傳統靜電電容器之間的新型能量儲存器件，比傳統靜電電容器有更高的能量密度，比二次電池有更大的功率密度，其具有功率密度高、循環壽命長、工作溫度范圍寬、循環穩定性好，免維護，環境友好等優點，已經在很多領域，如軌道交通、風力發電、油電混合動力車、電子器件的后備電源等展現出廣闊的應用前景。
[0003]當前超級電容器有機體系電解液主要由有機溶劑和有機鹽組成。溶劑包括如乙腈、碳酸丙烯酯等，有機鹽包括四乙基四氟硼酸銨、三乙基甲基四氟硼酸銨等。工作電壓一般在0~2.7V，最高工作溫度為65°C。這是由于電壓高于2.7V會導致電解液的電化學反應，影響超級電容器的正常工作和使用壽命。而溫度高于65°C則會導致電容器漏電流的增大，容量的衰減，加上電解液的溶劑的氣化，導致電容器單體的鼓脹，造成安全隱患。
[0004]有機電解液易燃，尤其是應用最為廣泛的乙腈溶劑電解液，乙腈閃點僅為6°C。這點導致了超級電容器在很多領域中的應用受到限制。例如大型超級電容器用于軌道交通領域作為能量儲存和回饋的儲能器件時，連續大電流充放電會導致超級電容器溫度升高，造成安全隱患。另外一些軍事等領域要求儲能器件在高溫下工作，這都限制了超級電容器應用的進一步擴大。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是為了解決上述問題，提供一種含無機納米顆粒的超級電容器有機電解液。
[0006]為了達到上述發明目的，本發明采用以下技術方案:
一種含無機納米顆粒的超級電容器有機電解液，所述電解液由以下各組分組成:有機溶劑、電解質鹽和納米無機化合物顆粒。
[0007]作為優選，納米無機化合物顆粒為納米氧化鎂、納米氧化鋁或納米氧化硅。
[0008]作為優選，所述納米無機化合物顆粒在電解液中所占的質量百分數為0.01-5%。
[0009]作為優選，所述電解質鹽為四乙基四氟硼酸銨、四甲基四氟硼酸銨、三乙基甲基四氟硼酸銨、N, N- 二乙基吡咯烷四氟硼酸銨、N-甲基-N-乙基吡咯烷四氟硼酸銨、N，N- 二甲基吡咯烷四氟硼酸銨或5-氮雜螺環[4，4]壬烷四氟硼酸銨。
[0010]作為優選，所述的有機溶劑為乙腈、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、r-丁內酯、碳酸丁烯酯或碳酸二乙酯。
[0011]作為優選，所述納米無機化合物顆粒的粒徑為20-100nm。
[0012]本發明與現有技術相比，有益效果是:提高了制備的超級電容器耐高溫性能和耐電壓性能，以及延長了其使用壽命，從而增強了超級電容器的安全性能。
【具體實施方式】
[0013]下面通過具體實施例對本發明的技術方案作進一步描述說明。
[0014]如果無特殊說明，本發明的實施例中所采用的原料均為本領域常用的原料，實施例中所采用的方法，均為本領域的常規方法。
[0015]實施例1:
向lmol/L的四乙基四氟硼酸銨/乙腈體系有機電解液中加入質量比0.1%的粒徑為20-30nm的氧化硅顆粒，攪拌均勻。以此電解液制作的超級電容器的比容量為不加無機納米顆粒的有機電解液的95%，內阻為1.2倍。經過80°C，2.85V高溫浮充測試2個月，容量保持率為86%，內阻增大61%。
[0016]實施例2:
向lmol/L的三乙基甲基四氟硼酸銨/乙腈體系有機電解液中加入質量比0.05%的粒徑為50-100nm的氧化鋁顆粒，攪拌均勻。以此電解液制作的超級電容器的比容量為不加無機納米顆粒的有機電解液的97%，內阻為1.15倍。經過80°C，2.85V高溫浮充測試2個月，容量保持率為84%，內阻增大70%。
[0017]實施例3:
向lmol/L的5-氮雜螺環[4，4]壬烷四氟硼酸銨/乙腈體系有機電解液中加入質量比1%的粒徑為30-50nm的氧化鎂顆粒，攪拌均勻。以此電解液制作的超級電容器的比容量為不加無機納米顆粒的有機電解液的98%，內阻為1.2倍。經過80°C，2.85V高溫浮充測試2個月，容量保持率為89%，內阻增大65%。
[0018]實施例4:
向lmol/L的5-氮雜螺環[4，4]壬烷四氟硼酸銨/乙腈體系有機電解液中加入質量比1%的粒徑為30-50nm的氧化鋁顆粒，攪拌均勻。以此電解液制作的超級電容器的比容量為不加無機納米顆粒的有機電解液的98%，內阻為1.1倍。經過80°C，2.85V高溫浮充測試2個月，容量保持率為88%，內阻增大68%。
【主權項】
1.一種含無機納米顆粒的超級電容器有機電解液，其特征在于，所述電解液由以下各組分組成:有機溶劑、電解質鹽和納米無機化合物顆粒。
2.根據權利要求1所述的一種含無機納米顆粒的超級電容器有機電解液，其特征在于，納米無機化合物顆粒為納米氧化鎂、納米氧化銷或納米氧化娃。
3.根據權利要求1所述的一種含無機納米顆粒的超級電容器有機電解液，其特征在于，所述納米無機化合物顆粒在電解液中所占的質量百分數為0.01-5%。
4.根據權利要求1所述的一種含無機納米顆粒的超級電容器有機電解液，其特征在于，所述電解質鹽為四乙基四氟硼酸銨、四甲基四氟硼酸銨、三乙基甲基四氟硼酸銨、N, N- 二甲基吡咯烷四氟硼酸銨、N，N- 二乙基吡咯烷四氟硼酸銨、N-甲基-N-乙基吡咯烷四氟硼酸銨、N，N-二甲基吡咯烷四氟硼酸銨或5-氮雜螺環[4，4]壬烷四氟硼酸銨。
5.根據權利要求1所述的一種含無機納米顆粒的超級電容器有機電解液，其特征在于，所述的有機溶劑為乙腈、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、r-丁內酯、碳酸丁烯酯或碳酸二乙酯。
6.根據權利要求1所述的一種含無機納米顆粒的超級電容器有機電解液，其特征在于，所述納米無機化合物顆粒的粒徑為20-100nm。
【專利摘要】本發明涉及超級電容器技術領域，具體涉及一種含無機納米顆粒的超級電容器有機電解液。所述電解液由以下各組分組成：有機溶劑、電解質鹽和納米無機化合物顆粒。該電解液提高了制備的超級電容器耐高溫性能、并延長了其使用壽命，從而增強了超級電容器的安全性能。
【IPC分類】H01G11-64
【公開號】CN104701029
【申請號】CN201510004525
【發明人】阮殿波, 左飛龍, 傅冠生
【申請人】寧波南車新能源科技有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年1月6日