一种含无机纳米颗粒的超级电容器有机电解液的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超级电容器技术领域，具体涉及一种含无机纳米颗粒的超级电容器有机电解液。
【背景技术】
[0002]电化学电容器又称超级电容器(super capacitors)，极端电容器等，是介于二次电池与传统静电电容器之间的新型能量储存器件，比传统静电电容器有更高的能量密度，比二次电池有更大的功率密度，其具有功率密度高、循环寿命长、工作温度范围宽、循环稳定性好，免维护，环境友好等优点，已经在很多领域，如轨道交通、风力发电、油电混合动力车、电子器件的后备电源等展现出广阔的应用前景。
[0003]当前超级电容器有机体系电解液主要由有机溶剂和有机盐组成。溶剂包括如乙腈、碳酸丙烯酯等，有机盐包括四乙基四氟硼酸铵、三乙基甲基四氟硼酸铵等。工作电压一般在0~2.7V，最高工作温度为65°C。这是由于电压高于2.7V会导致电解液的电化学反应，影响超级电容器的正常工作和使用寿命。而温度高于65°C则会导致电容器漏电流的增大，容量的衰减，加上电解液的溶剂的气化，导致电容器单体的鼓胀，造成安全隐患。
[0004]有机电解液易燃，尤其是应用最为广泛的乙腈溶剂电解液，乙腈闪点仅为6°C。这点导致了超级电容器在很多领域中的应用受到限制。例如大型超级电容器用于轨道交通领域作为能量储存和回馈的储能器件时，连续大电流充放电会导致超级电容器温度升高，造成安全隐患。另外一些军事等领域要求储能器件在高温下工作，这都限制了超级电容器应用的进一步扩大。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种含无机纳米颗粒的超级电容器有机电解液。
[0006]为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案:
一种含无机纳米颗粒的超级电容器有机电解液，所述电解液由以下各组分组成:有机溶剂、电解质盐和纳米无机化合物颗粒。
[0007]作为优选，纳米无机化合物颗粒为纳米氧化镁、纳米氧化铝或纳米氧化硅。
[0008]作为优选，所述纳米无机化合物颗粒在电解液中所占的质量百分数为0.01-5%。
[0009]作为优选，所述电解质盐为四乙基四氟硼酸铵、四甲基四氟硼酸铵、三乙基甲基四氟硼酸铵、N, N- 二乙基吡咯烷四氟硼酸铵、N-甲基-N-乙基吡咯烷四氟硼酸铵、N，N- 二甲基吡咯烷四氟硼酸铵或5-氮杂螺环[4，4]壬烷四氟硼酸铵。
[0010]作为优选，所述的有机溶剂为乙腈、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、r-丁内酯、碳酸丁烯酯或碳酸二乙酯。
[0011]作为优选，所述纳米无机化合物颗粒的粒径为20-100nm。
[0012]本发明与现有技术相比，有益效果是:提高了制备的超级电容器耐高温性能和耐电压性能，以及延长了其使用寿命，从而增强了超级电容器的安全性能。
【具体实施方式】
[0013]下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
[0014]如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
[0015]实施例1:
向lmol/L的四乙基四氟硼酸铵/乙腈体系有机电解液中加入质量比0.1%的粒径为20-30nm的氧化硅颗粒，搅拌均匀。以此电解液制作的超级电容器的比容量为不加无机纳米颗粒的有机电解液的95%，内阻为1.2倍。经过80°C，2.85V高温浮充测试2个月，容量保持率为86%，内阻增大61%。
[0016]实施例2:
向lmol/L的三乙基甲基四氟硼酸铵/乙腈体系有机电解液中加入质量比0.05%的粒径为50-100nm的氧化铝颗粒，搅拌均匀。以此电解液制作的超级电容器的比容量为不加无机纳米颗粒的有机电解液的97%，内阻为1.15倍。经过80°C，2.85V高温浮充测试2个月，容量保持率为84%，内阻增大70%。
[0017]实施例3:
向lmol/L的5-氮杂螺环[4，4]壬烷四氟硼酸铵/乙腈体系有机电解液中加入质量比1%的粒径为30-50nm的氧化镁颗粒，搅拌均匀。以此电解液制作的超级电容器的比容量为不加无机纳米颗粒的有机电解液的98%，内阻为1.2倍。经过80°C，2.85V高温浮充测试2个月，容量保持率为89%，内阻增大65%。
[0018]实施例4:
向lmol/L的5-氮杂螺环[4，4]壬烷四氟硼酸铵/乙腈体系有机电解液中加入质量比1%的粒径为30-50nm的氧化铝颗粒，搅拌均匀。以此电解液制作的超级电容器的比容量为不加无机纳米颗粒的有机电解液的98%，内阻为1.1倍。经过80°C，2.85V高温浮充测试2个月，容量保持率为88%，内阻增大68%。
【主权项】
1.一种含无机纳米颗粒的超级电容器有机电解液，其特征在于，所述电解液由以下各组分组成:有机溶剂、电解质盐和纳米无机化合物颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种含无机纳米颗粒的超级电容器有机电解液，其特征在于，纳米无机化合物颗粒为纳米氧化镁、纳米氧化销或纳米氧化娃。
3.根据权利要求1所述的一种含无机纳米颗粒的超级电容器有机电解液，其特征在于，所述纳米无机化合物颗粒在电解液中所占的质量百分数为0.01-5%。
4.根据权利要求1所述的一种含无机纳米颗粒的超级电容器有机电解液，其特征在于，所述电解质盐为四乙基四氟硼酸铵、四甲基四氟硼酸铵、三乙基甲基四氟硼酸铵、N, N- 二甲基吡咯烷四氟硼酸铵、N，N- 二乙基吡咯烷四氟硼酸铵、N-甲基-N-乙基吡咯烷四氟硼酸铵、N，N-二甲基吡咯烷四氟硼酸铵或5-氮杂螺环[4，4]壬烷四氟硼酸铵。
5.根据权利要求1所述的一种含无机纳米颗粒的超级电容器有机电解液，其特征在于，所述的有机溶剂为乙腈、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、r-丁内酯、碳酸丁烯酯或碳酸二乙酯。
6.根据权利要求1所述的一种含无机纳米颗粒的超级电容器有机电解液，其特征在于，所述纳米无机化合物颗粒的粒径为20-100nm。
【专利摘要】本发明涉及超级电容器技术领域，具体涉及一种含无机纳米颗粒的超级电容器有机电解液。所述电解液由以下各组分组成：有机溶剂、电解质盐和纳米无机化合物颗粒。该电解液提高了制备的超级电容器耐高温性能、并延长了其使用寿命，从而增强了超级电容器的安全性能。
【IPC分类】H01G11-64
【公开号】CN104701029
【申请号】CN201510004525
【发明人】阮殿波, 左飞龙, 傅冠生
【申请人】宁波南车新能源科技有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年1月6日