专利名称：电解液及其配制方法
电解液及其配制方法
技术领域：
本发明涉及一种电解液，尤其涉及一种含有二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体的电解液及其配制方法。
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。离子液体作为电解液，具有电化学窗口宽、不挥发、不可燃、热稳定性好等优点。二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体因为粘度低、熔点低、导电率高及电压窗口宽而·成为高端离子液体电解液之一，然而，二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体含有不可避免的杂质(水)，在电化学循环过程中，二(三氟甲磺酰)亚胺根容易水解，水解后生产氢氟酸，氢氟酸会促使使用二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体作为电解液的电容器的集流体腐蚀和电极材料分解，导致使用二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体做电解液的双电层电容器的稳定性降低。
发明内容鉴于上述状况，有必要提供一种可增加双层电容器的稳定性的电解液及其制备方法。一种电解液，包括二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体及溶于所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的磷酰胺类化合物，所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体与所述磷酰胺类化合物的质量比为I : O. 001 I : 0.05。在优选的实施例中，所述磷酰胺类化合物为六甲基磷酰胺或六乙基磷酰胺。在优选的实施例中，所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体由二(三氟甲磺酰)亚胺根阴离子与咪唑盐类阳离子、季胺盐类阳离子、吡咯盐类阳离子、季膦盐类阳离子或吡啶盐类阳离子构成。在优选的实施例中，所述咪唑盐类阳离子为I-丁基-3-甲基咪唑阳离子、I-丙基-3-甲基咪唑阳离子或I-乙基-3-甲基咪唑阳离子，所述季胺盐类阳离子为甲基三乙基季胺阳离子、四乙基季胺阳离子或三甲基丙基季胺阳离子，所述吡咯盐类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，所述季膦盐类阳离子为三甲基己基季膦阳离子、三乙基己基季膦阳离子或三甲基戊基季膦阳离子，所述吡啶盐类阳离子为丁基吡啶阳离子、戊基吡啶阳离子或己基吡啶阳离子。一种电解液，包括可由下述化学反应得到的产物步骤一、提供质量比为I : 0.001 I : O. 05的二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体和磷酰胺类化合物，所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中含有不可避免的杂质，所述杂质为水；步骤二、向所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中加入磷酰胺类化合物并搅拌溶解。在优选的实施例中，所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体与所述磷酰胺类化合物的质量比为I : O. 02 I : 0.05。在优选的实施例中，所述磷酰胺类化合物为六甲基磷酰胺或六乙基磷酰胺。一种电解液的配制方法，包括以下步骤步骤一、提供质量比为I : 0.001 I : O. 05的二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体和磷酰胺类化合物；步骤二、向所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中加入所述磷酰胺类化合物并搅拌溶解。在优选的实施例中，所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体由三氟乙酸根阴离子与咪唑盐类阳离子、季胺盐类阳离子、吡咯盐类阳离子、季膦盐类阳离子或吡啶盐类阳离子构成。在优选的实施例中，所述磷酰胺类化合物为六甲基磷酰胺或六乙基磷酰胺。上述电解液，通过加入磷酰胺类化合物，磷酰胺类化合物与二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的水发生反应，从而抑制二(三氟甲磺酰)亚胺根的水解，能提高使用该二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体做电解液的双层电容器的稳定性；且磷酰胺类化合物的 添加能大幅增加使用该电解液的双层电容器的稳定性，降低成本。
图I为使用实施例一中的电解液的双层电容器与传统的双层电容器在不同循环次数下的比电容值。
具体实施方式以下结合具体实施例对电解液及其配制方法做进一步详细说明。一实施方式的电解液，包括二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体及溶于所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的磷酰胺类化合物，所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体与所述磷酰胺类化合物的质量比为I : O. 001 I : 0.05。二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体由二(三氟甲磺酰)亚胺根阴离子与咪唑盐类阳离子、季胺盐类阳离子、吡咯盐类阳离子、季膦盐类阳离子或吡啶盐类阳离子构成。二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中含有不可避免的杂质，杂质为水。优选的，咪唑盐类阳离子为I-丁基-3-甲基咪唑阳离子、I-丙基-3-甲基咪唑阳离子或I-乙基-3-甲基咪唑阳离子。优选的，季胺盐类阳离子为甲基三乙基季胺阳离子、四乙基季胺阳离子或三甲基丙基季胺阳离子。优选的，吡咯类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。
优选的，季膦盐类阳离子为三甲基己基季膦阳离子、三乙基己基季膦阳离子或三甲基戊基季膦阳离子。优选的，吡啶盐类阳离子为丁基吡啶阳离子、戊基吡啶阳离子或己基吡啶阳离子。磷酰胺类化合物优选为六甲基磷酰胺或六乙基磷酰胺。可以理解，磷酰胺类化合物不限于为六甲基磷酰胺或六乙基磷酰胺，只要是能与二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的水发生反应即可。二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体与磷酰胺类化合物的质量比优选为I : O. 02 I : O. 05。上述电解液，通过加入磷酰胺类化合物，磷酰胺类化合物与二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的水发生反应，从而去除二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的水，抑制 二(三氟甲磺酰)亚胺根阴离子的水解，能提高使用该二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体做电解液的双层电容器的稳定性；且磷酰胺类化合物的添加能增加使用该电解液的双层电容器的稳定性，降低成本。一实施方式的电解液，包括可由下述化学反应得到的产物步骤一、提供质量比为I : 0.001 I : O. 05的二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体和磷酰胺类化合物，二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中含有不可避免的杂质，所述杂质为水。二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体由二(三氟甲磺酰)亚胺根阴离子与咪唑盐类阳离子、季胺盐类阳离子、吡咯盐类阳离子、季膦盐类阳离子或吡啶盐类阳离子构成。优选的，咪唑盐类阳离子为I-丁基-3-甲基咪唑阳离子、I-丙基-3-甲基咪唑阳离子或I-乙基-3-甲基咪唑阳离子。优选的，季胺盐类阳离子为甲基三乙基季胺阳离子、四乙基季胺阳离子或三甲基丙基季胺阳离子。优选的，吡咯类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。优选的，季膦盐类阳离子为三甲基己基季膦阳离子、三乙基己基季膦阳离子或三甲基戊基季膦阳离子。优选的，吡啶盐类阳离子为丁基吡啶阳离子、戊基吡啶阳离子或己基吡啶阳离子。磷酰胺类化合物优选为六甲基磷酰胺或六乙基磷酰胺。可以理解，磷酰胺类化合物不限于为六甲基磷酰胺或六乙基磷酰胺，只要是能与二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的水发生反应即可。二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体与所述磷酰胺类化合物的质量比优选为I O. 02 I : O. 05。步骤二、向二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中加入磷酰胺类化合物并搅拌溶解。上述电解液制备时，通过向二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中加入磷酰胺类化合物，磷酰胺类化合物与二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的水发生反应，从而去除二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的水，抑制二(三氟甲磺酰)亚胺根阴离子的水解，能提高使用该二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体做电解液的双层电容器的稳定性；且磷酰胺类化合物的添加能大幅增加使用该电解液的双层电容器的稳定性，降低成本。—实施方式的电解液的配制方法，包括以下步骤步骤一、提供质量比为I : 0.001 I : O. 05的二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子
液体和磷酰胺类化合物。二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体由二(三氟甲磺酰)亚胺根阴离子与咪唑盐类阳离子、季胺盐类阳离子、吡咯盐类阳离子、季膦盐类阳离子或吡啶盐类阳离子构成。二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中含有不可避免的杂质，杂质为水。优选的，咪唑盐类阳离子为I-丁基-3-甲基咪唑阳离子、I-丙基-3-甲基咪唑阳离子或I-乙基-3-甲基咪唑阳离子。优选的，季胺盐类阳离子为甲基三乙基季胺阳离子、四乙基季胺阳离子或三甲基 丙基季胺阳离子。优选的，吡咯类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。优选的，季膦盐类阳离子为三甲基己基季膦阳离子、三乙基己基季膦阳离子或三甲基戊基季膦阳离子。优选的，吡啶盐类阳离子为丁基吡啶阳离子、戊基吡啶阳离子或己基吡啶阳离子。磷酰胺类化合物优选为六甲基磷酰胺或六乙基磷酰胺。可以理解，磷酰胺类化合物不限于为六甲基磷酰胺或六乙基磷酰胺，只要是能与二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中含有的水发生反应即可。二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体与所述磷酰胺类化合物的质量比优选为I O. 02 I : O. 05。步骤二、向二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中加入磷酰胺类化合物并搅拌溶解。上述电解液的配制方法，向二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中加入磷酰胺类化合物，磷酰胺类化合物与二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的水发生反应，从而去除二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的水，抑制二(三氟甲磺酰)亚胺根阴离子的水解，能提高使用该二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体做电解液的双层电容器的稳定性；且磷酰胺类化合物的添加能大幅增加使用该电解液的双层电容器的稳定性，降低成本。以下为实施例部分实施例一将磷酰胺类化合物加入二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中，搅拌至溶解可得到电解液。本实施方式中，磷酰胺类化合物为六甲基磷酰胺，二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体为I-乙基-3-甲基咪唑二(三氟甲磺酰)亚胺盐，二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体与磷酰胺类化合物的质量比为I : 0.05。本实施方式中，配制电解液时，在手套箱中进行，将六甲基磷酰胺加入I-乙基-3-甲基咪唑二(三氟甲磺酰)亚胺盐中搅拌10 60分钟使六甲基磷酰胺溶于I-乙基-3-甲基咪唑二(三氟甲磺酰)亚胺盐中。 将上述电解液应用于双层电容器并测定该双层电容器稳定性。
测试稳定性时，以石墨烯为电极材料，使用实施例一制备的电解液，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，测得其比电容保持率，即于30摄氏度条件下，在O 2v窗口范围内，以lA/g的恒电流反复充放电1000个循环后的比电容与首次充放电比电容的比值。请参阅图1，图I为使用本实施例中的电解液的双层电容器与使用未添加六甲基磷酰胺的二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体作为电解液的双层电容器在不同循环次数下的比电容值。从图I中可以看出，使用本实施例提供的电解液的双层电容器的首次充放电比电容为116. 19F/g，循环1000次后的比电容为95. 34F/g，其保持率为82. 06% ;而使用未添加六甲基磷酰胺的二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体作为电解液的双层电容器的首次充放电比电容为116. 62F/g，循环1000次后的比电容为81. 73F/g，其保持率为70. 13% ;使用本实施例的电解液的双层电容器的比电容保持率比同等条件下测得的使用未添加六甲基磷酰胺的二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体I-乙基-3-甲基咪唑二(三氟甲磺酰)亚胺盐作为电解液的双层电容器的比电容保持率提高了 11. 93%，使用本实施例的电解液的双层电容器的稳定性有较大的提高。 实施例二至十八实施例二至十八中，将磷酰胺类化合物加入二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中，搅拌至溶解可得到电解液。配制电解液时，在手套箱中进行。实施例二至十八中，磷酰胺类化合物、二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体、二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体与磷酰胺类化合物的配比、搅拌时间、循环1000次后的比电容保持率及比电容保持率提高的比率参见表I。表I实施例二至十八中电解液的配方及测试结果
权利要求
1.一种电解液，其特征在于包括二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体及溶于所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的磷酰胺类化合物，所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体与所述磷酰胺类化合物的质量比为I : O. OOl I : 0.05。
2.如权利要求I所述的电解液，其特征在于所述磷酰胺类化合物为六甲基磷酰胺或六乙基磷酰胺。
3.如权利要求I所述的电解液，其特征在于所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体由二(三氟甲磺酰)亚胺根阴离子与咪唑盐类阳离子、季胺盐类阳离子、吡咯盐类阳离子、季膦盐类阳离子或吡啶盐类阳离子构成。
4.如权利要求3所述的电解液，其特征在于所述咪唑盐 类阳离子为I-丁基-3-甲基咪唑阳离子、I-丙基-3-甲基咪唑阳离子或I-乙基-3-甲基咪唑阳离子，所述季胺盐类阳离子为甲基三乙基季胺阳离子、四乙基季胺阳离子或三甲基丙基季胺阳离子，所述吡咯盐类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，所述季膦盐类阳离子为三甲基己基季膦阳离子、三乙基己基季膦阳离子或三甲基戊基季膦阳离子，所述吡啶盐类阳离子为丁基吡啶阳离子、戊基吡啶阳离子或己基吡啶阳离子。
5.一种电解液，其特征在于，包括可由下述化学反应得到的产物 步骤一、提供质量比为I : O. 001 I : 0.05的二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体和磷酰胺类化合物，所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中含有不可避免的杂质，所述杂质为水； 步骤二、向所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中加入磷酰胺类化合物并搅拌溶解。
6.如权利要求5所述的电解液，其特征在于所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体与所述磷酰胺类化合物的质量比为I : O. 02 I : 0.05。
7.如权利要求5所述的电解液，其特征在于所述磷酰胺类化合物为六甲基磷酰胺或六乙基磷酰胺。
8.一种电解液的配制方法，包括以下步骤 步骤一、提供质量比为I : O. 001 I : 0.05的二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体和磷酰胺类化合物； 步骤二、向所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中加入所述磷酰胺类化合物并搅拌溶解。
9.如权利要求8所述的电解液的配制方法，其特征在于所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体由三氟乙酸根阴离子与咪唑盐类阳离子、季胺盐类阳离子、吡咯盐类阳离子、季膦盐类阳离子或吡啶盐类阳离子构成。
10.如权利要求8所述的电解液的配制方法，其特征在于所述磷酰胺类化合物为六甲基磷酰胺或六乙基磷酰胺。
全文摘要
一种电解液，包括二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体及溶于所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的磷酰胺类化合物，所述二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体与所述磷酰胺类化合物的质量比为1∶0.001～1∶0.05。上述电解液，通过加入磷酰胺类化合物，磷酰胺类化合物与二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的水发生反应，从而去除二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体中的水，从而抑制二(三氟甲磺酰)亚胺根的水解，能提高使用该二(三氟甲磺酰)亚胺盐类离子液体做电解液的双层电容器的稳定性；且磷酰胺类化合物的添加能大幅增加使用该电解液的双层电容器的稳定性，降低成本。
文档编号H01G11/64GK102956371SQ20111023799
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者周明杰, 邓惠仁, 王要兵 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司