专利名称：一种提高双电层电容器比电容的方法
技术领域：
本发明涉及一种用有机溶剂来改良离子液体从而提高电容器比电容的方法。
背景技术：
离子液体又名室温熔盐，是一种在室温或接近室温的条件下呈现液态的盐。但由于离子液体本身的粘度高，阻碍其离子的自由运动，从而使其在作为电容器的电解液时比电容不高。为此日本发明专利1641922报道在离子液体中添加氟代烃化合物，能够降低电解液的粘度，提高了双电层电容器的电容。但缺点是作为与离子液体混合的有机溶剂必须满足其介电常数高、电化学稳定性好和沸点高等要求，而氟代烃沸点和稳定性都很差。将有机溶剂碳酸酯类(如碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯等)添加到离子液体如季铵盐(JP-A 61-32509、JP-A63-173312、JP-A 10-55717)和季磷盐(JP-A 62-252927)，虽然能够改善离子液体的溶解度，但由于离子液体的电化学窗口和电导率不高导致得到的电容器的比电容并不高仅为120F/g左右。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过在离子液体中添加有机溶剂来提高双电层电容器比电容的方法。
本发明的双电层电容器用电解液是由离子液体和有机溶剂组合而成，离子液体与有机溶剂的摩尔比为1∶9到9∶1。
如上所述的离子液体由咪唑鎓阳离子和四氟硼酸根(BF4-)、六氟磷酸根(PF6-)、高氯酸根(ClO4-)、乙酸根(CH3COO-)、三氟乙酸根(CF3COO-)、硫氰根(SCN-)、硫酸氢根(HSO4-)或磷酸根(PO4-)阴离子构成。
如上所述的咪唑鎓阳离子和四氟硼酸根(BF4-)、六氟磷酸根(PF6-)、高氯酸根(ClO4-)、乙酸根(CH3COO-)、三氟乙酸根(CF3COO-)、硫氰根(SCN-)、硫酸氢根(HSO4-)或磷酸根(PO4-)阴离子可由其组成的一种物质提供。可以选自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-甲基咪唑高氯酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫氰盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑高氯酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐或1-丁基-3-甲基咪唑硫氰盐。
如上所述的咪唑鎓阳离子包括1-乙基-3-甲基咪唑阳离子和1-丁基-3-甲基咪唑阳离子。
所述有机溶剂为乙腈、丙酮、γ-丁内酯、甲苯之中的至少一种。
本发明具有如下优点本发明的方法可使电解液具有粘度低、流动性好、电导率高、电化学窗口宽等优点，因此使用这种电解液，可大大提高双电层电容器的比电容。
具体实施例方式
实施例1所用的电解液是由离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(以下简称[EMIm]BF4)和有机溶剂乙腈(以下简称为AN)按摩尔比4∶6混合制得。进行恒流充放电实验，即在25℃，上限电压1.5伏特、下限电压0伏特、恒定电流1毫安的条件下，反复进行充/放电，50个循环后，得到比电容为240F/g。离子液体[EMIm]BF4中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为150F/g。
实施例2所用的电解液是由离子液体[EMIm]BF4和有机溶剂AN按摩尔比1∶9混合制得。进行恒流充放电实验，测试得到比电容为186F/g。离子液体[EMIm]BF4中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为150F/g。
实施例3所用的电解液是由离子液体[EMIm]BF4和有机溶剂AN按摩尔比9∶1混合制得。进行恒流充放电实验，测试得到比电容为194F/g。离子液体[EMIm]BF4中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为150F/g。
实施例4所用的电解液是由离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(以下简称[BMIm]BF4)和有机溶剂丙酮按摩尔比4∶6混合制得。进行恒流充放电实验，测试得到比电容为202F/g。离子液体[BMIm]BF4中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为140F/g。
实施例5所用的电解液是由离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(以下简称[BMIm]PF6)和有机溶剂γ-丁内酯按摩尔比2∶8混合制得。进行恒流充放电实验，测试得到比电容为195F/g。离子液体[BMIm]PF6中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为135F/g。
实施例6所用的电解液是由离子液体1-乙基-3-甲基咪唑高氯酸盐(以下简称[EMIm]ClO4)和有机溶剂甲苯按摩尔比7∶3混合制得。进行恒流充放电实验，测试得到比电容为200F/g。离子液体[EMIm]ClO4中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为148F/g。
实施例7所用的电解液是由离子液体1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐(以下简称[EMIm]CH3COO)和有机溶剂AN按摩尔比8∶2混合制得。进行恒流充放电实验，测试得到比电容为202F/g。离子液体[EMIm]CH3COO中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为142F/g。
实施例8所用的电解液是由离子液体1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐(以下简称[EMIm]CF3COO)和有机溶剂AN按摩尔比3∶7混合制得。进行恒流充放电实验，测试得到比电容为210F/g。离子液体[EMIm]CF3COO中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为148F/g。
实施例9所用的电解液是由离子液体1-丁基-3-甲基咪唑磷酸盐(以下简称[BMIm]PO4)和有机溶剂AN按摩尔比4∶6混合制得。进行恒流充放电实验，测试得到比电容为220F/g。离子液体[BMIm]PO4中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为138F/g。
实施例10所用的电解液是由离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐(以下简称[EMIm]SCN)和有机溶剂γ-丁内酯按摩尔比4∶6混合制得。进行恒流充放电实验，测试得到比电容为265F/g。离子液体[EMIm]SCN中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为240F/g。
实施例11所用的电解液是由离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐(以下简称[EMIm]HSO4)和有机溶剂甲苯按摩尔比3∶7混合制得。进行恒流充放电实验，测试得到比电容为252F/g。离子液体[EMIm]HSO4中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为235F/g。
实施例12所用的电解液是由离子液体[EMIm]BF4和有机溶剂按摩尔比3∶7混合制得，所述有机溶剂为乙腈和甲苯按1∶1混合制得。进行恒流充放电实验，测试得到比电容为233F/g。离子液体[EMIm]BF4中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为150F/g。
实施例13所用的电解液是由离子液体[BMIm]PO4和有机溶剂按摩尔比8∶2混合制得，所述有机溶剂为乙腈、丙酮和甲苯按1∶2∶3混合制得。进行恒流充放电实验，测试得到比电容为205F/g。离子液体[BMIm]PO4中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为138F/g。
实施例14所用的电解液是由离子液体[BMIm]PF6和有机溶剂按摩尔比2∶8混合制得，所述有机溶剂为乙腈、丙酮、γ-丁内酯和甲苯按摩尔比5∶4∶2∶1混合制得。进行恒流充放电实验，测试得到比电容为200F/g。离子液体[BMIm]PF6中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为135F/g。
实施例15所用的电解液是由离子液体[BMIm]HSO4和有机溶剂按摩尔比3∶7混合制得，所述有机溶剂为丙酮、γ-丁内酯和甲苯按摩尔比4∶2∶1混合制得。进行恒流充放电实验，测试得到比电容为248F/g。离子液体[BMIm]HSO4中不添加任何有机溶剂，测试其作为电容器电解液的比电容为235F/g。
权利要求
1.一种提高双电层电容器比电容的方法，其特征在于双电层电容器用电解液是由离子液体和有机溶剂组合而成，离子液体与有机溶剂的摩尔比为1∶9到9∶1。
2.如权利要求1所述的一种提高双电层电容器比电容的方法，其特征在于所述的离子液体由咪唑鎓阳离子和四氟硼酸根、六氟磷酸根、高氯酸根、乙酸根、三氟乙酸根、硫氰根、硫酸氢根或磷酸根阴离子构成。
3.如权利要求2所述的一种提高双电层电容器比电容的方法，其特征在于所述的咪唑鎓阳离子是1-乙基-3-甲基咪唑阳离子或1-丁基-3-甲基咪唑阳离子。
4.如权利要求2所述的一种提高双电层电容器比电容的方法，其特征在于所述的咪唑鎓阳离子和四氟硼酸根、六氟磷酸根、高氯酸根、乙酸根、三氟乙酸根、硫氰根、硫酸氢根或磷酸根阴离子是由一种物质提供报。
5.如权利要求4所述的一种提高双电层电容器比电容的方法，其特征在于所述的一种物质为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-甲基咪唑高氯酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫氰盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑高氯酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐或1-丁基-3-甲基咪唑硫氰盐。
6.如权利要求1所述的一种提高双电层电容器比电容的方法，其特征在于所述的有机溶剂为乙腈、丙酮、γ-丁内酯、甲苯之中的至少一种。
全文摘要
一种提高双电层电容器比电容的方法，其特征在于双电层电容器用电解液是由离子液体和有机溶剂组合而成，离子液体与有机溶剂的摩尔比为1∶9到9∶1。本发明具有操作简单，得到的比电容大，能量密度高，应用领域广等优点。
文档编号H01G9/038GK1794390SQ20051004825
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月27日 优先权日2005年12月27日
发明者李开喜, 孙国华 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所