一种有机体系的超级电容器或电容电池的制作方法

本发明属于凝胶电解液技术领域，具体涉及一种有机体系的超级电容器或电容电池。

背景技术

近年来，化石能源的过度消耗造成了能源危机和环境问题，大量的汽车尾气排放造成全球变暖和雾霾天气的日益加重，这些问题都严重影响了人类的生产生活。电能是一种清洁能源并且可以通过可充电电池实现循环使用，锂电池由于具有高电压平台、高能量密度、循环寿命长以及低自放电等优势，其不仅可以应用在便携式电子设备，例如：数码相机和便携式计算机等设备中，而且在电动工具、电动车等方面也有着广泛的应用，其中最为典型的是锂离子电池、锂硫电池和锂空气电池等，然而这些锂电池在快速充放电性能和使用寿命上远不及超级电容器。超级电容器(supercapacitor,ultracapacitor)又叫电化学电容器(electrochemicalcapacitor,ec)，是一种电化学元件，通过极化电解质来储能，且储能的过程并不发生化学反应，始终是物理过程，因此性能稳定；这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次，其使用寿命得到了大大的延长；不仅如此，当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，因此存储的电容量非常大。然而，单纯的超级电容器虽然具有很高的功率密度，但能量密度仍有待进一步提高。通过研究发现，在电池两端并联大容量电容器能缓冲大电流对电池的冲击，从而延长电池的循环寿命，由此电容型锂离子电池便应运而生。后期，人们又采用内连接的方式，使每个电池材料颗粒都处于电容器的保护之中，由此产生电容电池的这一电子器件，其兼具有电池高能量密度和超级电容高功率密度的特点。

按电解质类型分类，超级电容器可以分为水性体系超级电容器和有机体系超级电容器；水性体系的超级电容器多采用强酸性或强碱性作电解质，但其分解电压较低，一般在1.2v，极大程度影响了器件的能量密度；有机体系的超级电容器则多采用可挥发性有机溶剂作电解质；同样，电容电池的电解液也多为有机体系。然而，有机体系电解液带来的诸如燃烧、爆炸等安全问题也制约其进一步的发展，有机体系的超级电容器及电容电池的安全问题主要涉及到液态有机电解液的挥发、泄露以及遇热着火爆炸，电解液分解等问题。因此，挥发性电解液的泄露、电池可燃和过电势分解等问题严重制约着超级电容器的安全性。

为了克服液态电解液的泄露和可燃等问题，无机固态电解质、聚合物固态电解质以及聚合物凝胶电解液等已经被广泛研究，其中，无机固态电解质是一种含有无机超离子导电性的锂盐；聚合物固态电解质是聚合物和锂盐构成的具有导电性的固体，但是，目前报道的固态电解质的导电性均不好，这严重影响了制备得到的超级电容器的使用寿命。

聚合物凝胶电解液虽然具有较好的导电性，而且其多孔结构可以有效的抑制电解液的挥发和泄露，然而，目前报道的聚合凝胶电解液的制备都是从原料上引入高分子或者合成步骤比较复杂的小分子有机凝胶因子于常规电解液中，并且得到的聚合物凝胶电解液都需要在较高温度下才能呈现流动状态，在低温下为凝胶态，这就使得注液时要采用高温注液，增加了实验操作的复杂性，另外，制备得到的聚合物凝胶电解液的转变温度也都相对比较低，凝胶状态比较容易被破坏，一旦凝胶被破坏后，无法再次利用，大大增加了成本。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种有机体系的超级电容器，其包括凝胶电解液和/或固态电解质，所述凝胶电解液和/或固态电解质由可凝胶化体系制备得到的，所述可凝胶化体系包括如下组分，(a)锂盐，(b)醚类化合物；体系中可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物的质量百分含量小于等于1wt％。

本发明的目的之二在于提供一种有机体系的电容电池，其包括凝胶电解液和/或固态电解质，所述凝胶电解液和/或固态电解质由可凝胶化体系制备得到的，所述可凝胶化体系包括如下组分，(a)锂盐，(b)醚类化合物；体系中可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物的质量百分含量小于等于1wt％。

基于目前所报道的应用在有机体系的超级电容器或电容电池的聚合物凝胶电解液和固态电解质存在的不足，申请人在研究中发现，将锂盐和小分子醚类化合物(环状醚类化合物或直链醚类化合物中的一种)混合，通过二者的相互作用(例如生成新的络合物或自组装作用等)和小分子醚类化合物的开环聚合或缩聚等方式可形成凝胶体系或固态体系；所述凝胶体系或固态体系不仅具备优于普通凝胶体系或固态体系的使用安全性，而且通过调节所述可凝胶化体系中各组分的含量和种类，可以有效控制所述凝胶体系或固态体系的强度，所述凝胶体系或固态体系的形成时间，所述凝胶体系或固态体系的转变温度，所述强度的改变可使得凝胶体系扩展到固态体系中，从而更加扩大凝胶体系的应用范围。另外，所述凝胶体系或固态体系还具有可逆性，即凝胶体系或固态体系在低于转变温度时可以制备得到，而经过高温处理(加热至转变温度以上)后，所述凝胶体系或固态体系会变得可以流动，但将其重新静置冷却(降至转变温度以下)后，又能够恢复成原来的凝胶体系或固态体系，并且性质不会发生变化。所述凝胶体系或固态体系不但可以满足有机体系的超级电容器或电容电池的安全性和电池的正常使用，而且制备原料普遍，制备过程简单，不涉及繁琐冗长的实验步骤。基于这样的思路，完成了本发明。

一种有机体系的超级电容器，其包括凝胶电解液和/或固态电解质，所述凝胶电解液和/或固态电解质由可凝胶化体系制备得到的；所述可凝胶化体系包括如下组分：(a)锂盐和(b)醚类化合物，所述醚类化合物选自环状醚类化合物和直链醚类化合物中的一种；体系中可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物的质量百分含量小于等于1wt％。

一种有机体系的电容电池，其包括凝胶电解液和/或固态电解质，所述凝胶电解液和/或固态电解质由可凝胶化体系制备得到的；所述可凝胶化体系包括如下组分：(a)锂盐和(b)醚类化合物，所述醚类化合物选自环状醚类化合物和直链醚类化合物中的一种；体系中可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物的质量百分含量小于等于1wt％。

所述可凝胶化体系中，各组分的重量百分比之和为100wt％。

根据本发明，所述锂盐的质量百分含量大于等于2wt％且小于等于50wt％；所述醚类化合物的质量百分含量大于等于50wt％且小于等于98wt％。

优选地，所述锂盐的质量百分含量大于等于5wt％且小于20wt％；或者，所述锂盐的质量百分含量大于等于20wt％且小于等于30wt％。

根据本发明，所述可凝胶体系中还包括(c)用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂。

根据本发明，所述可凝胶化体系中，所述用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂的质量百分含量大于等于0wt％且小于等于48wt％。

优选地，所述可凝胶化体系中，所述用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂的质量百分含量大于0wt％且小于等于40wt％。

根据本发明，所述可凝胶化体系中进一步包括(d)无机纳米颗粒。

根据本发明，所述可凝胶化体系中，所述无机纳米颗粒的质量百分含量大于等于0wt％且小于等于30wt％。

优选地，所述可凝胶化体系中，所述无机纳米颗粒的质量百分含量大于0wt％且小于等于20wt％。

根据本发明，所述可凝胶化体系中还进一步包括(e)添加剂，所述添加剂选自聚酯或其共混物中的一种或几种；其中，所述聚酯由多元酸或酸酐与多元醇缩聚而得；所述多元酸选自二元酸、三元酸或更多元酸，所述多元醇选自二元醇、三元醇或更多元醇。

根据本发明，所述可凝胶化体系中，所述添加剂的质量百分含量大于等于0wt％且小于等于30wt％。

优选地，所述可凝胶化体系中，所述添加剂的质量百分含量大于0wt％且小于等于20wt％。

根据本发明，所述凝胶电解液由可凝胶化体系制备得到的，所述可凝胶化体系中，所述锂盐的质量百分含量大于等于2wt％且小于20wt％；所述醚类化合物的质量百分含量大于50wt％且小于等于98wt％；所述用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂的质量百分含量大于等于0wt％且小于等于48wt％；所述无机纳米颗粒的质量百分含量大于等于0wt％且小于等于30wt％；所述添加剂的质量百分含量大于等于0wt％且小于等于30wt％。

优选地，所述锂盐的质量百分含量大于等于5wt％且小于20wt％；所述醚类化合物的质量百分含量大于55wt％且小于等于95wt％；所述用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂的质量百分含量大于0wt％且小于等于40wt％；所述无机纳米颗粒的质量百分含量大于0wt％且小于等于20wt％；所述添加剂的质量百分含量大于0wt％且小于等于20wt％。

根据本发明，所述凝胶电解液的转变温度为40～95℃，优选为45～85℃。

根据本发明，所述凝胶电解液的导电率为10^-5～10^-1s/cm，优选为10^-4～10^-2s/cm。

根据本发明，所述固态电解质由可凝胶化体系制备得到的，所述可凝胶化体系中，所述锂盐的质量百分含量大于等于20wt％且小于等于50wt％；所述醚类化合物的质量百分含量大于等于50wt％且小于等于80wt％；所述用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂的质量百分含量大于等于0wt％且小于等于30wt％；所述无机纳米颗粒的质量百分含量大于等于0wt％且小于等于30wt％；所述添加剂的质量百分含量大于等于0wt％且小于等于30wt％。

优选地，所述锂盐的质量百分含量大于等于20wt％且小于等于30wt％；所述醚类化合物的质量百分含量大于等于55wt％且小于等于80wt％；所述用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂的质量百分含量大于0wt％且小于等于25wt％；所述无机纳米颗粒的质量百分含量大于0wt％且小于等于20wt％；所述添加剂的质量百分含量大于0wt％且小于等于20wt％。

根据本发明，所述固态电解质的转变温度为60～130℃，优选为80～110℃。

根据本发明，所述固态电解质的导电率为10^-7～10^-3s/cm，优选为10^-6～10^-4s/cm。

本发明的有益效果：

1.本发明提供了一种有机体系的超级电容器或电容电池，其包括凝胶电解液和/或固态电解质，所述凝胶电解液和/或固态电解质由可凝胶化体系制备得到的；所述可凝胶化体系包括如下组分：(a)锂盐和(b)醚类化合物，所述醚类化合物选自环状醚类化合物和直链醚类化合物的一种；体系中可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物的质量百分含量小于等于1wt％。

2.本发明所述的有机体系的超级电容器或电容电池中的凝胶电解液和固态电解质的强度可调、形成时间(即由可自由流动的液体状态转变成不可流动的凝胶状态和/或固态电解质状态)可调、转变温度(即由不可流动的凝胶状态和/或固态电解质状态转变成可自由流动的液体状态时的最低温度)可调，即可以根据具体需要制备不同强度的凝胶和固态电解质，以满足不同的需要。所述凝胶电解液和固态电解质具有较强的抗冲击能力，在应用于有机体系的超级电容器或电容电池等领域中时，不仅可以有效解决液体电解液溶液泄露等问题，还可以使得有机体系的超级电容器或电容电池具有更高的充放电效率、更好的耐冲击性，使所述有机体系的超级电容器或电容电池具有更高的使用安全性。

3.本发明所述有机体系的超级电容器或电容电池中的凝胶电解液和固态电解质具有较高的转变温度，同时也具有可逆性。当所述凝胶电解液或固态电解质的使用温度高于其转变温度后，凝胶电解液和固态电解质变得可以流动，但是将其冷却至低于转变温度后，其具有可逆性，又可重新形成凝胶电解液或固态电解质而被重新使用；由于其具有较高的转变温度和可逆性，可以延缓使用寿命，节约成本，使其成为一个绿色环保的新型凝胶材料。

4.本发明所述的有机体系的超级电容器或电容电池中的凝胶电解液和固态电解质的制备方法简单、反应条件温和、反应周期短、产物收率高、制备成本低、易于实现工业化生产。

5.本发明所述的有机体系的超级电容器或电容电池中的凝胶电解液和固态电解质可在低温展现出更好的凝胶状态或固态电解质状态，即在所述凝胶或固态电解质的转变温度以下均可以保持很好的凝胶状态或固态电解质状态，且低温下所述凝胶和固态电解质的强度更佳。

附图说明

图1为实施例1中得到的凝胶电解液作为有机体系的超级电容器电解液组装成超级电容器的前三次充放电数据图。

图2为实施例6中得到的固态电解质作为有机体系的电容电池电解质组装成电容电池的循环性能图。

具体实施方式

[锂盐]

本发明中，所述锂盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、全氟丁基磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、铝酸锂、氯铝酸锂、氟代磺酰亚胺锂、氯化锂和碘化锂中的一种或多种；优选地，所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂等中的一种或两种。

[醚类化合物]

本发明中，所述醚类化合物选自环状醚类化合物或直链醚类化合物中的一种。

[直链醚类化合物]

本发明的醚类化合物可选自直链醚类化合物，所述直链醚类化合物的通式如式(1)所示：

r1—o—(r2—o)n—r3式(1)

其中，n为大于0的整数；

r2选自直链或支链的c1-c6的亚烷基、直链或支链的c2-c6的亚烯基；所述r2上的碳原子上的h可以被下述基团中的至少一种取代：烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、环烷基、环烷基氧基、环烷基硫基、杂环基、杂环基氧基、杂环基硫基、芳基、芳基氧基、杂芳基、杂芳基氧基、羟基、巯基、硝基、羧基、氨基、酯基、卤素、酰基、醛基；

r1和r3相同或不同，彼此独立地选自氢原子、烷基、环烷基、杂环基、烯基、炔基中的一种或多种；所述r1和r3的碳原子上的h可以被下述基团中的至少一种取代：烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、环烷基、环烷基氧基、环烷基硫基、杂环基、杂环基氧基、杂环基硫基、芳基、芳基氧基、羟基、巯基、硝基、羧基、氨基、酯基、卤素、酰基、醛基。

优选地，n为1～6之间的整数；

r2选自直链或支链的c1-c4的亚烷基、直链或支链的c2-c6的亚烯基；

r1和r3相同或不同，彼此独立地选自直链或支链的c1-c6的烷基。

更优选地，r2选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、乙烯基；

r1和r3相同或不同，彼此独立地选自甲基、乙基、丙基。

还优选地，所述直链醚类化合物选自乙二醇二甲醚，乙二醇二乙醚，乙二醇甲乙醚，1,4-丁二醇二甲醚，1,4-丁二醇二乙醚，1,4-丁二醇甲乙醚等中的一种或多种。

本发明中，所述直链醚类化合物例如为下述化合物中的一种：

[环状醚类化合物]

本发明的醚类化合物可选自环状醚类化合物，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的c2～c20环烷烃(即环状结构中的碳原子数为2-20个)或至少含有1个氧原子的c3～c20环烯烃(即环状结构中的碳原子数为3-20个)，其中至少含有一个碳碳双键。

本发明中，所述环烷烃或环烯烃为单环、稠合环(如双环)、螺环或桥环；当所述环烷烃或环烯烃为螺环或桥环且含有两个以上氧原子时，氧原子可以在一个环上，也可以在多个环上。

本发明中，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的c2～c20的单环烷烃，优选选自至少含有1个氧原子的c3～c20的单环烷烃，例如为下述第一类化合物中的一种：

本发明中，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的c4～c20的稠合环烷烃，例如为下述第二类化合物中的一种：

本发明中，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的c4～c20的桥环烷烃，例如为下述第三类化合物中的一种：

本发明中，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的c4～c20的螺环烷烃，例如为下述第四类化合物中的一种：

本发明中，上述四类化合物中的环结构上的c-c键至少有一个被c＝c替代且为稳定存在的化合物，则为上述的至少含有1个氧原子的c3～c20环烯烃，为本发明优选的环状醚类化合物的一种。

本发明中，所述环烷烃或环烯烃为单环或稠合环时，其所述环上的碳原子可以被1个或多个r1基团取代；所述环烷烃或环烯烃为桥环时，其非桥连环碳原子可以被1个或多个r1基团取代；所述环烷烃或环烯烃为螺环时，其环上碳原子上可以被1个或多个r1基团取代；所述r1基团选自下述基团的一种：烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、环烷基、环烷基氧基、环烷基硫基、杂环基、杂环基氧基、杂环基硫基、芳基、芳基氧基、杂芳基、杂芳基氧基、羟基、巯基、硝基、羧基、氨基、酯基、卤素、酰基、醛基。

在本发明的一个优选实施方式中，所述含有一个氧的环状醚类化合物选自取代或未取代的氧杂环丁烷、取代或未取代的四氢呋喃、取代或未取代的四氢吡喃；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的r1基团。

在本发明的一个优选实施方式中，所述含有一个氧的环状醚类化合物选自3,3-二氯甲基氧杂环丁烷、2-氯甲基氧杂环丁烷、2-氯甲基环氧丙烷、1,4-环氧环己烷、1,3-环氧环己烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、3-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、2-甲基四氢吡喃、氧杂环庚烷、氧杂环辛烷、氧杂环壬烷或氧杂环癸烷。

在本发明的一个优选实施方式中，所述含有两个氧的环状醚类化合物选自取代或未取代的1,3-二氧戊环(dol)、取代或未取代的1,4-二氧六环；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的r1基团。

在本发明的一个优选实施方式中，所述含有三个氧的环状醚类化合物选自取代或未取代的三聚甲醛；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的r1基团。

在本发明的一个优选实施方式中，所述含有更多氧的醚类化合物选自取代或未取代的18-冠-6、取代或未取代的12-冠-4、取代或未取代的24-冠-8；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的r1基团。

[添加剂]

本发明中，所述添加剂选自聚酯或其共混物中的一种或几种。

其中，所述聚酯由多元酸或酸酐与多元醇缩聚而得。

其中，所述多元酸选自二元酸、三元酸或更多元酸，所述多元醇选自二元醇、三元醇或更多元醇。

在一个优选的实施方式中，所述多元酸选自取代或未取代的下述多元酸中的一种或两种或三种或多于三种：乙二酸，丙二酸，丁二酸，丁烯二酸，戊二酸，己二酸，庚二酸，辛二酸，癸二酸，壬二酸，丙三酸；所述取代基的个数可以是一个或多个；当所述取代基为多个时，其可成环；所述取代基为烷基、环烷基、芳基、羟基、氨基、酯基、卤素、酰基、醛基、巯基、烷氧基等中的一种或多种。

在一个优选的实施方式中，所述酸酐选自取代或未取代的下述酸酐中的一种或两种或三种或多于三种：乙二酸酐，丙二酸酐，丁二酸酐，丁烯二酸酐，戊二酸酐，己二酸酐，庚二酸酐，辛二酸酐，癸二酸酐，壬二酸酐，六氢苯酐，四氢苯酐；所述取代基的个数可以是一个或多个；当所述取代基为多个时，其可成环；所述取代基为烷基、环烷基、芳基、羟基、氨基、酯基、卤素、酰基、醛基、巯基、烷氧基等中的一种或多种。

在一个优选的实施方式中，所述多元醇选自取代或未取代的下述多元醇中的一种或几种：丙二醇，丁二醇，戊二醇，己二醇，庚二醇，辛二醇，壬二醇，癸二醇，聚乙二醇，丙三醇；所述取代基的个数可以是一个或多个；当所述取代基为多个时，其可成环；所述取代基为烷基、环烷基、芳基、羟基、氨基、酯基、卤素、酰基、醛基、巯基、烷氧基等中的一种或多种。

在一个优选的实施方式中，所述多元醇选自聚乙二醇，或者聚乙二醇与下述多元醇中的一种或几种的组合：丙二醇，丁二醇，戊二醇，己二醇，庚二醇，辛二醇，壬二醇，癸二醇。

在一个优选的实施方式中，所述聚乙二醇的聚合度为100-1000，优选为150-800，还优选为200-600。其中，所述聚乙二醇与其他多元醇的重量比为1:(0～1)，优选为1:(0～0.9)，还优选为1:(0～0.8)。

[用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂]

本发明中，所述用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂包括醚类电解液及其溶剂、酯类电解液及其溶剂、酰胺类电解液及其溶剂、腈类电解液及其溶剂以及砜类电解液及其溶剂。

本发明中，所述酯类电解液选自含有锂盐的酯类混合液，例如含1m六氟磷酸锂(lipf6)的碳酸乙烯酯(ec)和碳酸二甲酯(dmc)的混合液，其中，所述碳酸乙烯酯(ec)和碳酸二甲酯(dmc)的体积比为1:1。

本发明中，所述酯类电解液的溶剂选自酯类环状非水有机溶剂和酯类链状非水有机溶剂中的至少一种。

本发明中，所述酯类环状非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、γ-丁内酯(gbl)、亚硫酸乙烯酯(es)、亚硫酸丙烯酯(ps)、碳酸甘油酯(gc)中的至少一种。

本发明中，所述链状非水有机溶剂选自碳酸二乙酯(dec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸甲丙酯(mpc)、碳酸二丙酯(dpc)、碳酸乙丙酯(epc)、乙酸乙酯(ea)、乙酸丙酯(pa)、丙酸乙酯(ep)、丁酸乙酯(eb)、丁酸甲酯(mb)、亚硫酸二甲酯(dms)、亚硫酸二乙酯(des)、亚硫酸甲乙酯(ems)中的至少一种。

本发明中，所述醚类电解液选自含有锂盐的醚类混合液，例如：含有1m双三氟甲烷磺酰亚胺锂(litfsi)的1,3-二氧戊环(dol)和乙二醇二甲醚(dme)的混合液，其中，所述1,3-二氧戊环(dol)和乙二醇二甲醚(dme)的体积比为1:1。

本发明中，所述醚类电解液的溶剂选自1,3-二氧戊环、1,2-二甲氧基乙烷、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、氟代碳酸乙烯酯、聚乙二醇硼酸酯、1,1’,2,2’-四氟乙基-2,2’,3,3’-四氟丙烯醚中的一种或多种。

本发明中，所述酰胺类电解液选自含有锂盐的酰胺类混合液，例如：含1m三氟甲基磺酸锂的n,n-二甲基乙酰胺溶液。

本发明中，所述酰胺类电解液的溶剂选自含有酰胺基团的化合物；

优选地，所述酰胺类电解液的溶剂选自c1～c20的烷基酰胺、c1～c20的烯酰胺腈、c1～c20的炔基酰胺、c1～c20的卤代烷基酰胺、c1～c20的卤代烯基酰胺、c1～c20的卤代炔基酰胺、c7～c20的芳基酰胺、c1～c20的环氧基酰胺中的至少一种。

优选地，所述酰胺类电解液的溶剂选自n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、苯甲酰胺、甲酰胺、乙酰胺、丁二酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、n-甲基对甲苯磺酰胺、n-甲基乙酰胺、3-氨基-6-甲基苯磺酰胺、2,2,2-三氯乙酰胺、苄酯n-乙基对甲苯磺酰胺、3-氨基-2,2-二甲基丙酰胺、芥酸酰胺、n-乙基-5-甲基-2-(1-甲基乙基)环己甲酰胺、4-甲氧基苯甲酰胺、2,4-二羟基苯甲酰胺、n,n-二乙基-2-氯乙酰胺、n-丁基苯磺酰胺、n-乙基乙酰胺、氯乙酰胺、盐酸盐n-(2-氯苯基)乙酰胺、n,n'-乙撑双硬脂酰胺、戊酰胺、2-羟基异丁酰胺、乙氧酰胺、苯甲酯肉桂酰胺、l-(+)-樟脑内磺酰胺、丙二酰胺、磺酰胺、环丙磺酰胺、2-乙磺酰基咪唑并[1,2-a]吡啶-3-磺酰胺、n,n-二乙基乙酰胺、4-氯硫代苯甲酰胺、n,n'-二甲基草酰胺、n-甲氧基-n-甲基乙酰胺、苯甲酰胺、n-甲基己内酰胺、(s)-(-)-叔丁基亚磺酰胺、3-氨基-n-甲基苯甲酰胺、n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺、n,n-二乙基十二酰胺、肼甲酰亚胺酰胺、一氯化氢硫代乙酰胺、氰乙酰胺、丙酰胺、苯甲酰胺、2-硝基苯磺酰胺、对氨基苯甲酰胺、异丁酰胺、己内酰胺、邻甲酸甲酯苯磺酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基甲酰胺、n-叔丁基丙烯酰胺、6-甲基烟酰胺、n,n-二甲基磺酰胺、2,3-二溴丙酰胺、2-氨基-5-甲基苯甲酰胺、左旋樟脑磺内酰胺、dl-氨基己内酰胺硬脂酰胺、1,1-环己基二乙酸单酰胺、环丙酰胺、对硝基苯甲酰胺、4-(2-氨乙基)苯磺酰胺、2-甲基-5-硝基苯磺酰胺、3,5-二羟基苯甲酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-n-甲基丁二酰胺、n,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺、n,n-二甲基丙酰胺、n-乙烯基己内酰胺、2-碘乙酰胺、邻氨基苯磺酰胺、2,4-二氯-5-磺酰胺基苯甲酸-n-苯基马来酰亚胺、n-乙基马来酰亚胺、5-氯-2,4-二磺酰胺基苯胺邻氯苯磺酰胺、n,n-二甲基甘氨酰胺、2-氨基苯酚-5-(n,n-二甲基)磺酰胺、4-氨基-3,5-二硝基苯甲酰胺、4-氨基-n-甲基苯甲酰胺、2-苯乙酰胺、n-(叔丁氧羰基)对甲苯磺酰胺、4-氟苯甲酰胺、肟2-氨基丙二酰胺、双(四亚甲基)氟代甲酰胺、n-羟基-异丁酰胺、硫代丙酰胺、乙酯1-((氰基-1-甲基乙基)偶氮)甲酰胺、肉桂酰胺、4-氨基苯基-n-甲基甲烷磺酰胺、4-溴-3-氟苯磺酰胺、2,6-二氟苯磺酰胺、2-溴苯磺酰胺、4-氟苯磺酰胺、4-三氟甲氧基苯磺酰胺、4-氯苯磺酰胺、2,5-二氟苯磺酰胺、三氟甲磺酰胺、n-[双(甲硫基)亚甲基]对甲苯磺酰胺、4-氯-3-硝基-5-磺酰胺基苯甲酸、n-甲基二乙酰胺n-苯亚甲基苯磺酰胺、2-甲氧基-5-磺酰胺、3,5-二氯苯磺酰胺、2-氟苯磺酰胺、4-溴-2-氯苯磺胺、5-氯-2-氟苯磺酰、胺对甲氧基苯磺酰胺、4-氯水杨酸-5-磺酰胺、2-氨基-n-乙基-n-苯基苯磺酰胺、2-溴-4-氟苯磺酰胺、4-氟-2-甲基苯磺酰胺、2-氰基苯磺酰胺、4-[2-(5-氯-2-甲氧基苯甲酰氨基)乙基]苯磺酰胺、3,4-二氟苯磺酰胺、dl-氨基己内酰胺、2,4,6-三氯苯磺酰胺、环丙烷磺酰胺、4-溴-3-(三氟甲基)苯磺胺、n-(4-氨基丁基)-乙酰胺神经酰胺、n-[(1r)-2-(3-氨基磺酰基-4-甲氧基)-1-甲基]乙酰胺、n-苄基-n-亚硝基-对甲苯磺酰胺、n-(2-氨基乙基)-4-甲基苯磺酰胺、(1r)-10-樟脑磺酰胺、4-氨基-6-(三氟甲基)苯-1,3-二磺酰胺、2-溴-4-(三氟甲基)苯磺酰胺、3-氟-4-甲基甲苯磺酰胺、2-溴-5-(三氟甲基)苯磺酰胺、萘-2-磺酰胺、(1s)-10-樟脑磺酰胺、(s)-(+)-对甲基苯亚磺酰胺、(1r)-反-n,n′-1,2-环己二基双(1,1,1-三氟甲磺酰胺)、n-(2-氟苯基)甲磺酰胺、(s)-n-(-)-对甲苯基亚磺酰基色胺、n-乙酰氧基-n-乙酰基-4-氯苯磺酰胺、2-(三甲基硅基)乙磺酰胺、n-(4-氨基苯)-磺酰胺-4-甲基苯(r)-(-)-4-甲基苯亚磺酰胺、n-乙基对甲苯磺酰胺、(r,r)-(+)-n,n′-双(α-甲基苄基)磺酰胺、(s)-(-)-n-[1-(羟甲基)-2-苯基乙基]-4-甲基苯磺酰胺、环丙酰胺、2-氯-4-氟-5-氨磺酰基苯甲酸n-亚苄基-p,p-二苯基次膦酸酰胺、n-(4-氯苯亚甲基)-4-甲苯磺酰胺中至少一种。

本发明中，所述腈类电解液选自含有锂盐的腈类混合液，例如：含1m高氯酸锂的乙腈溶液。

本发明中，所述腈类电解液的溶剂选自含有腈基的化合物；

优选地，所述腈类电解液的溶剂选自c1～c20的烷基腈、c1～c20的烯基腈、c1～c20的炔基腈、c1～c20的卤代烷基腈、c1～c20的卤代烯基腈、c1～c20的卤代炔基腈、c7～c20的芳基腈、c1～c20的环氧基腈中的至少一种。

优选地，所述腈类电解液的溶剂选自乙腈、丁腈。

本发明中，砜类电解液选自含有锂盐的砜类混合液，例如：含1m高氯酸锂的二甲亚砜(dmso)溶液。

本发明中，砜类电解液的溶剂选自含有砜基的化合物；

优选地，所述腈类电解液的溶剂选自c1～c20的烷基砜、c1～c20的烯基砜、c1～c20的炔基砜、c1～c20的卤代烷基砜、c1～c20的卤代烯基砜、c1～c20的卤代炔基砜、c7～c20的芳基砜、c1～c20的环氧基砜中的至少一种。

优选地，所述砜类电解液的溶剂选自环丁砜(sl)、二甲亚砜。

[无机纳米颗粒]

在一个优选的实施方式中，所述无机纳米颗粒选自二氧化硅、氧化铝、氮化硅、氧化锌、二氧化钛、碳化硅、硅酸盐、碳酸钙、硫酸钡、黏土、四氧化三铁、氧化铈、纳米碳材料、氧化铁等中的一种或多种；优选地，所述无机纳米颗粒选自二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锌中的一种或多种。

[凝胶电解液的制备方法]

本发明还提供一种上述凝胶电解液的制备方法，其包括以下步骤：

将醚类化合物、锂盐以及任选地用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂和任选地无机纳米颗粒和任选地添加剂混合，搅拌下得到锂盐的醚类化合物溶液，即所述可凝胶化体系，继续搅拌所述溶液，经凝胶化得到所述凝胶电解液。

优选地，所述凝胶电解液的制备方法具体包括如下步骤：

将醚类化合物加入锂盐中，搅拌下得到锂盐的醚类化合物溶液，任选地将用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂和/或无机纳米颗粒和/或添加剂加入到锂盐的醚类化合物溶液，即所述可凝胶化体系，继续搅拌所述溶液，经凝胶化得到所述凝胶电解液。

根据本发明，对所述锂盐、醚类化合物、任选地将用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂和无机纳米颗粒和添加剂进行预先除水处理；优选地，采用分子筛和/或真空干燥的方法对所述锂盐、醚类化合物、任选地将用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂和无机纳米颗粒和添加剂进行预先除水处理。

根据本发明，所述凝胶化过程需要在静置条件下完成。

根据本发明，所述凝胶电解液形成的温度低于所述凝胶电解液的转变温度，所述凝胶电解液形成的时间为5秒～300小时。

[固态电解质的制备方法]

本发明还提供一种上述的固态电解质的制备方法，其包括以下步骤：

将醚类化合物、锂盐以及任选地用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂和任选地无机纳米颗粒和任选地添加剂混合，搅拌下得到锂盐的醚类化合物溶液，即所述可凝胶化体系，继续搅拌所述溶液，经凝胶化得到所述固态电解质。

优选地，所述固态电解质的制备方法具体包括如下步骤：

将醚类化合物加入锂盐中，搅拌下得到锂盐的醚类化合物溶液，任选地将用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂和/或无机纳米颗粒和/或添加剂加入到锂盐的醚类化合物溶液，即所述可凝胶化体系，继续搅拌所述溶液，经凝胶化得到所述固态电解质。

根据本发明，对所述锂盐、醚类化合物、任选地将用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂和无机纳米颗粒和添加剂进行预先除水处理；优选地，采用分子筛和/或真空干燥的方法对所述锂盐、醚类化合物、任选地将用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂和无机纳米颗粒和添加剂进行预先除水处理。

根据本发明，所述凝胶化过程需要在静置条件下完成。

根据本发明，所述固态电解质的形成的温度低于所述固态电解质的转变温度，所述固态电解质的形成的时间为30分钟～100小时。

根据本发明，对所述锂盐、醚类化合物、任选地将用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂和无机纳米颗粒和添加剂进行预先除水处理；优选地，采用分子筛和/或真空干燥的方法对所述锂盐、醚类化合物、任选地将用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂和无机纳米颗粒和添加剂进行预先除水处理。

[术语和定义]

除非另有说明，本申请说明书中记载的基团和术语定义，包括其作为实例的定义、示例性的定义、优选的定义、表格中记载的定义、实施例中具体化合物的定义等，可以彼此之间任意组合和结合。这样的组合和结合后的基团定义及化合物结构，应当属于本申请保护的范围内。

本发明中的术语“凝胶”具有本领域公知的含义，术语“凝胶化”也具有本领域公知的含义。

本发明中的可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物是指在一定条件下可以形成凝胶或可以凝胶化的聚合物和/或预聚物。不限制的，本发明所述可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物可选自聚氧化乙烯(peo)、聚乙二醇(peg)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚氯乙烯(pvc)、聚苯乙烯(ps)、聚丙烯腈(pan)、聚乙酸乙酯(pvac)、聚乙烯基吡咯烷酮(pvp)、聚二乙烯基硫(pvs)、聚三亚甲基碳酸酯(ptmc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(pegdm)、聚氧化丙烯(ppo)、聚二甲基硅氧烷(pdmso)或其预聚物，或其共聚物，或其共混物中的一种或多种。

本申请说明书中记载的数值范围，当该数值范围被定义为“整数”时，应当理解为记载了该范围的两个端点以及该范围内的每一个整数。例如，“0～10的整数”应当理解为记载了0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和10的每一个整数。当该数值范围被定义为“数”时，应当理解为记载了该范围的两个端点、该范围内的每一个整数以及该范围内的每一个小数。例如，“0～10的数”应当理解为不仅记载了0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和10的每一个整数，还至少记载了其中每一个整数分别与0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9的和。

本发明使用的“卤素”指氟、氯、溴和碘。

本发明单独使用或用作后缀或前缀的“烷基”意在包括具有1至20个，优选1-6个碳原子(或若提供了碳原子的具体数目，则指该具体数目)的支链和直链饱和脂族烃基。例如，“c1-6烷基”表示具有1、2、3、4、5或6个碳原子的直链和支链烷基。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基和己基。

本发明单独使用或用作后缀或前缀的“卤代烷基”或“烷基卤化物”意在包括具有至少一个卤素取代基且具有1-20个，优选1-6个碳原子(或若提供了碳原子的具体数目，则指该具体数目)的支链和直链饱和脂族烃基。例如，“c1-10卤代烷基”表示具有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个碳原子的卤代烷基。卤代烷基的实例包括但不限于氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、氯氟甲基、1-氟乙基、3-氟丙基、2-氯丙基、3,4-二氟丁基等。

本发明单独使用或用作后缀或前缀的“烯基”意在包括具有2至20个，优选2-6个碳原子(或若提供了碳原子的具体数目，则指该具体数目)的包含烯基或烯烃的支链和直链脂族烃基。例如，“c2-6烯基”表示具有2、3、4、5或6个碳原子的烯基。烯基的实例包括但不限于乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、2-甲基丁-2-烯基、3-甲基丁-1-烯基、1-戊烯基、3-戊烯基和4-己烯基。

本发明单独使用或用作后缀或前缀的“炔基”意在包括具有2至20个，优选2-6个碳原子(或若提供了碳原子的具体数目，则指该具体数目)的包含炔基或炔烃的支链和直链脂族烃基。例如乙炔基、丙炔基(例如l-丙炔基、2-丙炔基)、3-丁炔基、戊炔基、己炔基和1-甲基戊-2-炔基。

本发明使用的术语“芳基”指由5至20个碳原子构成的芳族环结构。例如：包含5、6、7和8个碳原子的芳族环结构可以是单环芳族基团例如苯基；包含8、9、10、11、12、13或14个碳原子的环结构可以是多环的例如萘基。芳环可在一个或多个环位置取代有上述那些取代基。术语“芳基”还包括具有两个或更多个环的多环环系，其中两个或更多个碳为两个相邻环所共有(所述环为“稠环”)，其中至少一个环是芳族的且其它环例如可以是环烷基、环烯基、环炔基、芳基和/或杂环基。多环的实例包括但不限于2,3-二氢-1,4-苯并二氧杂环己二烯和2,3-二氢-1-苯并呋喃。

本发明使用的术语“环烷基”意在包括具有指定数目碳原子的饱和环基。这些术语可包括稠合或桥接的多环系统。环烷基在其环结构中具有3至40个碳原子。在一个实施方案中，环烷基在其环结构中具有3、4、5或6个碳原子。例如，“c3-6环烷基”表示例如环丙基、环丁基、环戊基或环己基的基团。

本发明使用的“杂芳基”指具有至少一个环杂原子(例如硫、氧或氮)的杂芳族杂环。杂芳基包括单环系统和多环系统(例如具有2、3或4个稠环)。杂芳基的实例包括但不限于吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、哒嗪基、三嗪基、呋喃基、喹啉基、异喹啉基、噻吩基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、吡咯基、噁唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并噻唑基、异噁唑基、吡唑基、三唑基、四唑基、吲唑基、1,2,4-噻二唑基、异噻唑基、苯并噻吩基、嘌呤基、咔唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、氮杂苯并噁唑基、咪唑并噻唑基、苯并[1,4]二氧杂环己烯基、苯并[1,3]二氧杂环戊烯基等。在一些实施方案中，杂芳基具有3至40个碳原子且在其它实施方案中具有3至20个碳原子。在一些实施方案中，杂芳基包含3至14个、4至14个、3至7个或5至6个成环原子。在一些实施方案中，杂芳基具有1至4个、1至3个或1至2个杂原子。在一些实施方案中，杂芳基具有1个杂原子。

除非另有说明，本发明使用的术语“杂环基”指包含3至20个原子的饱和、不饱和或部分饱和的单环、二环或三环，其中1、2、3、4或5个环原子选自氮、硫或氧，除非另有说明，其可通过碳或氮来连接，其中-ch2-基团任选被-c(o)-代替；及其中除非另有相反说明，环氮原子或环硫原子任选被氧化以形成n-氧化物或s-氧化物或环氮原子任选被季铵化；其中环中的-nh任选被乙酰基、甲酰基、甲基或甲磺酰基取代；及环任选被一个或多个卤素取代。应该理解的是，当杂环基中s原子和o原子的总数超过1时，这些杂原子不彼此相邻。若所述杂环基为二环或三环，则至少一个环可任选为杂芳族环或芳族环，条件是至少一个环是非杂芳族的。若所述杂环基为单环，则其一定不是芳族的。杂环基的实例包括但不限于哌啶基、n-乙酰基哌啶基、n-甲基哌啶基、n-甲酰基哌嗪基、n-甲磺酰基哌嗪基、高哌嗪基、哌嗪基、氮杂环丁烷基、氧杂环丁烷基、吗啉基、四氢异喹啉基、四氢喹啉基、二氢吲哚基、四氢吡喃基、二氢-2h-吡喃基、四氢呋喃基、四氢噻喃基、四氢噻喃-1-氧化物、四氢噻喃-1,1-二氧化物、1h-吡啶-2-酮和2,5-二氧代咪唑烷基。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，应理解，在阅读了本发明所记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。

测试方法：

本实施例所述的导电率是使用gamry公司的interface1000型号的电化学工作站测试得到的，所述测试扫描频率为1.0hz～100khz。

本实施例所述的超级电容器或电容电池的测试是在蓝电测试仪。

本实施例中，所述锂盐在使用前，经40℃真空干燥10h以上进行除水处理。

本实施例中，所述醚类化合物在使用前，经分子筛进行除水处理。

本实施例中，所述用于有机体系的超级电容器或电容电池的电解液或其溶剂在使用前，经分子筛除水干燥。

本实施例中，所述添加剂在使用前，经45℃真空干燥24h以上除水处理。

本实施例中，所述无机纳米颗粒在使用前，经60℃真空干燥24h以上除水处理。

实施例1

(1)用作超级电容器的凝胶电解液的制备

称取0.8g的六氟磷酸锂固体于试剂瓶中，加入9.2ml的四氢吡喃，在磁力搅拌下充分混合，得到可凝胶化体系；静置一段时间，形成凝胶电解液。

所述凝胶体系中，锂盐的质量百分含量为8wt％；醚类化合物的质量百分含量为92wt％；用于锂离子电池的电解液或其溶剂的质量百分含量为48wt％。

经测试，所述凝胶的性能参数列于表1中。

将制备得到的凝胶加热到所述凝胶的转变温度以上时，凝胶开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到凝胶向下流动，说明温度已经达到凝胶的转变温度，而当温度降到凝胶的转变温度以下时，凝胶又重新形成，说明制备得到的凝胶具有很好的可逆性。

(2)超级电容器的制备

超级电容器正极的制备：将活性碳材料、导电剂科琴黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(pvdf)按照质量比8:1:1均匀混合，用n-甲基-吡咯烷酮(nmp)将此混合物调制成浆料，均匀涂敷在铝箔上，于120℃真空烘箱中干燥24小时，备用；

超级电容器负极：锂箔。

将上述制备得到的凝胶电解液应用到超级电容器中，与上述的超级电容器正极和超级电容器负极组装成超级电容器，使用蓝电测试仪测试超级电容器的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述超级电容器的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成cr2032型纽扣式超级电容器，静置待所述可凝胶化体系变成凝胶电解液。

实施例2

(1)用作电容电池的凝胶电解液的制备

称取1.0g的高氯酸锂和0.5g的三氟甲基磺酸锂固体于试剂瓶中，加入8.5ml的乙二醇甲乙醚于上述混合液中，充分混合后，得到可凝胶化体系；静置一段时间，形成凝胶电解液。

所述凝胶体系中，锂盐的质量百分含量为15wt％；醚类化合物的质量百分含量为85wt％。

经测试，所述凝胶的性能参数列于表1中。

将制备得到的凝胶加热到所述凝胶的转变温度以上时，凝胶开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到凝胶向下流动，说明温度已经达到凝胶的转变温度，而当温度降到凝胶的转变温度以下时，凝胶又重新形成，说明制备得到的凝胶具有很好的可逆性。

(2)电容电池的制备

电容电池正极：将锰酸锂电极材料与导电石墨、导电剂科琴黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(pvdf)按照质量比85:5:5:5均匀混合，用n-甲基-吡咯烷酮(nmp)将此混合物调制成浆料，均匀涂敷在铝箔上，于120℃真空烘箱中干燥24小时，备用；

电容电池负极：将钛酸锂电极材料与导电剂科琴黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(pvdf)按照质量比85:8:7均匀混合，用n-甲基-吡咯烷酮(nmp)将此混合物调制成浆料，均匀涂敷在铝箔上，于120℃真空烘箱中干燥24小时，备用；

将上述制备得到的凝胶电解液应用到电容电池中，与上述的电容电池正极和电容电池负极组装成电容电池，使用蓝电测试仪测试电容电池的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述电容电池的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成cr2032型纽扣式电容电池，静置待所述可凝胶化体系变成凝胶电解液。

实施例3

(1)用作超级电容器的固态电解质的制备

称取2.5g的四氟硼酸锂固体于试剂瓶中，加入7.5ml的1,4-二氧六环于上述混合溶液中，充分混合后，得到可凝胶化体系；静置一段时间，形成固态电解质。

所述固态电解质体系中，锂盐的质量百分含量为25wt％；醚类化合物的质量百分含量为75wt％。

经测试，所述固态电解质的性能参数列于表1中。

将制备得到的固态电解质加热到所述固态电解质的转变温度以上时，固态电解质开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到固态电解质向下流动，说明温度已经达到固态电解质的转变温度，而当温度降到固态电解质的转变温度以下时，固态电解质又重新形成，说明制备得到的固态电解质具有很好的可逆性。

(2)超级电容器的制备

超级电容器正极：制备过程同实施例1超级电容器正极制备过程。

超级电容器负极：将铁钴镍复合超级电容材料、导电剂科琴黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(pvdf)按照质量比8:1:1均匀混合，用n-甲基-吡咯烷酮(nmp)将此混合物调制成浆料，均匀涂敷在铝箔上，于60℃真空烘箱中干燥24小时，备用；

将上述制备得到的凝胶电解液应用到超级电容器中，与上述的超级电容器正极和超级电容器负极组装成超级电容器，使用蓝电测试仪测试超级电容器的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述超级电容器的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成cr2032型纽扣式超级电容器，静置待所述可凝胶化体系变成凝胶电解液。

实施例4

(1)用作电容电池的固态电解质的制备

称取1.7g六氟磷酸锂和0.5g氟代磺酰亚胺锂固体于试剂瓶中，加入3.0ml的四氢呋喃和4.8ml的三聚甲醛，充分混合后，得到可凝胶化体系；静置一段时间，形成固态电解质。

所述固态电解质体系中，锂盐的质量百分含量为22wt％；醚类化合物的质量百分含量为78wt％。

经测试，所述固态电解质的性能参数列于表1中。

将制备得到的固态电解质加热到所述固态电解质的转变温度以上时，固态电解质开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到固态电解质向下流动，说明温度已经达到固态电解质的转变温度，而当温度降到固态电解质的转变温度以下时，固态电解质又重新形成，说明制备得到的固态电解质具有很好的可逆性。

(2)电容电池的制备

电容电池正极：制备过程同实施例2电容电池正极制备过程。

电容电池负极：制备过程同实施例2电容电池负极制备过程。

将上述制备得到的固态电解质应用到电容电池中，与上述的电容电池正极和电容电池负极组装成电容电池，使用蓝电测试仪测试电容电池的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述电容电池的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成cr2032型纽扣式电容电池，静置待所述可凝胶化体系变成固态电解质。

实施例5

(1)用作电容电池的凝胶电解液的制备

称取0.8g的四氟硼酸锂固体于试剂瓶中，加入2.5ml锂离子电容电池的锂盐的酯类混合液(含1m六氟磷酸锂(lipf6)的碳酸乙烯酯(ec)和碳酸二甲酯(dmc)的混合液，其中，所述碳酸乙烯酯(ec)和碳酸二甲酯(dmc)的体积比为1:1)。在磁力搅拌下充分混合直到锂盐全部溶解，加入6.7ml3,3-二氯甲基氧杂环丁烷，充分混合后，得到可凝胶化体系；静止一段时间，形成凝胶电解液。

所述凝胶电解液体系中，锂盐的质量百分含量为15wt％；醚类化合物的质量百分含量为40wt％；用于锂离子电池的电解液或其溶剂的质量百分含量为45wt％。

经测试，所述凝胶电解质的性能参数列于表1中。

将制备得到的凝胶电解液加热到所述凝胶电解液的转变温度以上时，凝胶电解液开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到凝胶电解液向下流动，说明温度已经达到凝胶电解液的转变温度，而当温度降到凝胶电解液的转变温度以下时，凝胶电解液又重新形成，说明制备得到的凝胶电解液胶具有很好的可逆性。

(2)电容电池的制备

(2)电容电池的制备

电容电池正极：制备过程同实施例2电容电池正极制备过程。

电容电池负极：制备过程同实施例2电容电池负极制备过程。

将上述制备得到的凝胶电解液应用到电容电池中，与上述的电容电池正极和电容电池负极组装成电容电池，使用蓝电测试仪测试电容电池的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述电容电池的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成cr2032型纽扣式电容电池，静置待所述可凝胶化体系变成凝胶电解液。

实施例6

(1)用作电容电池的固态电解质的制备

称取2.5g碘化锂于试剂瓶中，向其中加入6.5ml1,4-二氧六环，加入1g氧化铝，搅拌充分混合后，得到可凝胶化体系；静止一段时间，形成固态电解质。

所述凝胶体系中，锂盐的质量百分含量为25wt％；醚类化合物的质量百分含量为65wt％；无机纳米颗粒的百分含量为30wt％。

经测试，所述固态电解质的性能参数列于表1中。

将制备得到的固态电解质加热到所述固态电解质的转变温度以上时，固态电解质开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到固态电解质向下流动，说明温度已经达到固态电解质的转变温度，而当温度降到固态电解质的转变温度以下时，固态电解质又重新形成，说明制备得到的固态电解质具有很好的可逆性。

(2)电容电池的制备

电容电池正极：制备过程同实施例2电容电池正极制备过程。

电容电池负极：制备过程同实施例2电容电池负极制备过程。

将上述制备得到的固态电解质应用到电容电池中，与上述的电容电池正极和电容电池负极组装成电容电池，使用蓝电测试仪测试电容电池的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述电容电池的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成cr2032型纽扣式电容电池，静置待所述可凝胶化体系变成固态电解质。

实施例7

(1)用作超级电容器的凝胶电解液的制备

称取1.2g全氟丁基磺酸锂于试剂瓶中，向其中加入4ml1,4-环氧环己烷和4ml2-氯甲基氧环丁烷，加入添加剂0.8g，搅拌使得充分混合，得到可凝胶化体系；静止一段时间，形成凝胶电解液。

所述凝胶电解液体系中，锂盐的质量百分含量为12wt％；醚类化合物的质量百分含量为80wt％；添加剂的质量百分含量为8wt％。

经测试，所述凝胶电解液的性能参数列于表1中。

将制备得到的凝胶电解液加热到所述凝胶电解液的转变温度以上时，凝胶电解液开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到凝胶电解液向下流动，说明温度已经达到凝胶电解液的转变温度，而当温度降到凝胶电解液的转变温度以下时，凝胶电解液又重新形成，说明制备得到的凝胶电解液具有很好的可逆性。

(2)超级电容器的制备

超级电容器正极：制备过程同实施例1超级电容器正极制备过程。

超级电容器负极：制备过程同实施例1超级电容器负极制备过程；

将上述制备得到的凝胶电解液应用到超级电容器中，与上述的超级电容器正极和超级电容器负极组装成超级电容器，使用蓝电测试仪测试超级电容器的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述超级电容器的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成cr2032型纽扣式超级电容器，静置待所述可凝胶化体系变成凝胶电解液。

实施例8

(1)用作超级电容器的凝胶电解液的制备

称取0.5g的高氯酸锂固体于试剂瓶中，加入0.5ml的碳酸丙烯酯(pc)，加入8.8ml的2-氯甲基环氧丙烷，加入0.2g二氧化硅纳米颗粒，在磁力搅拌下充分混合，得到可凝胶化体系；静置一段时间，形成凝胶电解液。

所述凝胶体系中，锂盐的质量百分含量为5wt％；醚类化合物的质量百分含量为88wt％；用于有机体系超级电容的电解液或其溶剂的质量百分含量为5wt％，无机纳米颗粒的质量百分含量为2wt％。

经测试，所述凝胶的性能参数列于表1中。

将制备得到的凝胶加热到所述凝胶的转变温度以上时，凝胶开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到凝胶向下流动，说明温度已经达到凝胶的转变温度，而当温度降到凝胶的转变温度以下时，凝胶又重新形成，说明制备得到的凝胶具有很好的可逆性。

(2)超级电容器的制备

超级电容器正极：制备过程同实施例1超级电容器正极制备过程。

超级电容器负极：制备过程同实施例1超级电容器负极制备过程；

将上述制备得到的凝胶电解液应用到超级电容器中，与上述的超级电容器正极和超级电容器负极组装成超级电容器，使用蓝电测试仪测试超级电容器的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述超级电容器的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成cr2032型纽扣式超级电容器，静置待所述可凝胶化体系变成凝胶电解液。

实施例9

(1)用作超级电容器的固态电解质的制备

称取2.1g的六氟磷酸锂固体于试剂瓶中，加入0.3ml乙腈，加入7.4ml的1,4-二氧六环，加入0.2g聚乙二醇硼酸酯，充分混合后，得到可凝胶化体系；静置一段时间，形成固态电解质。

所述固态电解质体系中，锂盐的质量百分含量为21wt％；醚类化合物的质量百分含量为74wt％；用于超级电容器的电解液或其溶剂的质量百分含量为3wt％，添加剂的质量百分含量为2wt％。

经测试，所述固态电解质的性能参数列于表1中。

将制备得到的固态电解质加热到所述固态电解质的转变温度以上时，固态电解质开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到固态电解质向下流动，说明温度已经达到固态电解质的转变温度，而当温度降到固态电解质的转变温度以下时，固态电解质又重新形成，说明制备得到的固态电解质具有很好的可逆性。

(2)超级电容器的制备

超级电容器正极：制备过程同实施例1超级电容器正极制备过程。

超级电容器负极：制备过程同实施例2超级电容器负极制备过程。

将上述制备得到的凝胶电解液应用到超级电容器中，与上述的超级电容器正极和超级电容器负极组装成超级电容器，使用蓝电测试仪测试超级电容器的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述超级电容器的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成cr2032型纽扣式超级电容器，静置待所述可凝胶化体系变成凝胶电解液。

对比例1

称取1.0g双三氟甲烷磺酰亚胺锂和1.0g六氟磷酸锂于试剂瓶中，加入4.0ml有机体系的超级电容器常规电解液(含1m高氯酸锂(liclo4)的乙腈溶液充分搅拌，使得锂盐完全溶解，静止。

上述体系中，锂盐的质量百分含量为33wt％；醚类化合物的质量百分含量为0wt％；用于有机体系的超级电容器的电解液或其溶剂的质量百分含量为67wt％。

发现静止很长时间，溶液的流动性都很好，并不能形成稳定的凝胶。

说明在没有环醚类化合物的存在下，只是锂盐和溶剂混合，是无法形成稳定的凝胶的。

表1实施例1-9和对比例1的凝胶电解液和/或固态电解质及制备得到的有机体系的超级电容器或电容电池的性能参数

图1为实施例1中得到的凝胶电解液作为有机体系的超级电容器电解液组装成超级电容器的前三次充放电图。由图可知，该凝胶电解液作为有机体系超级电容器电解液，可以使得超级电容器正常充放电，同时电解液中的活性物质可以充分发挥作用，超级电容器具有较高的比容量。

图2为实施例6中得到的固态电解质作为电容电池电解质组装成电容电池的循环性能图。由图可知，该固态电解质作为电容电池的电解质，可以使电容电池正常充放电，同时电解质中的活性物质可以充分发挥作用，电容电池具有较高的比容量。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。