本发明属于化学电源
技术领域：
，特别是一类石墨烯基锂离子电容器用电解液的制备方法。
背景技术：
：锂离子电容器作为一类新型化学储能器件，其正极为具有离子表面吸附作用的大比表面积碳材料为正极，负极则是嵌锂式储锂材料，其储能原理结合了锂离子电池和双电层化学电容器机制，因此能量密度高于双电层电容器，功率密度则高于锂离子电池。石墨烯基锂离子电容器是以石墨烯基材料为正极，嵌锂型材料为负极的新型锂离子电容器。其功率特性和能量特性的发挥受到电解液的影响。传统的电解液一般是由基于锂盐的体系组成，一般由锂盐、高纯有机溶剂和添加剂组成。有机溶剂与电解质的性能密切相关。但是传统的电解液在石墨烯基锂离子电容器中使用时，由于离子的溶剂化作用，在石墨烯材料的表面吸脱附过程相对较慢，限制了石墨烯基锂离子电容器的功率特性发挥。离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的离子化合物。其组成中只有阴、阳两种离子，没有其它任何中性分子，而由于组成离子液体的阴阳离子体积很大、结构松散，导致它们之间的作用力较低，熔点接近室温并在很大的温度范围内呈现液态，离子液体具有电导率高的特性，离子液体大多是非质子溶剂，溶解过程中可大大减少溶剂化现象和溶剂分解现象。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是，提供一种石墨烯基锂离子电容器用电解液的制备方法，实现石墨烯基电容器的倍率特性和容量特性的提升，同时通过增加阻燃添加剂和成膜添加剂提高电解液的安全性能。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种石墨烯基锂离子电容器用电解液的制备方法，在氩气气氛下，向1l容量瓶中依次加入一定量锂盐、一定量有机成膜添加剂、一定量阻燃添加剂、一定量离子液体和一定量有机溶剂，使得混合溶液总体积为1l，将溶液混合均匀后，倒入带盖容器中继续搅拌溶解，得到目标电解液；锂盐浓度范围为0.5mol/l-2mol/l，有机成膜添加剂含量占电解液体积百分数比例为0.2％-2.5％，阻燃添加剂含量占电解液体积百分数比例为0.2％-2.5％，离子液体占电解液体积百分数比例为5％-30％。所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的一种或多种组合。所述有机溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种组合。所述有机成膜添加剂包括亚硫酸乙烯酯、三硫代碳酸亚乙烯酯、氟代丙酮、甲磺酸丙炔酯中的一种或多种组合。所述阻燃添加剂为含磷有机化合物，包括磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯中的一种或多种组合。所述离子液体包括1-乙基-三甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-三甲基咪唑四氟硼酸盐、1-己基-三甲基咪唑四氟硼酸盐季磷盐类、1-乙基-三甲基咪唑六氟磷酸盐、氮甲基乙基吡咯四氟硼酸盐、氮甲基乙基吡咯六氟磷酸盐、1-乙基-三甲基咪唑双三甲氟磺酰亚胺盐、氮甲基乙基吡咯双三甲氟磺酰亚胺盐中的一种或多种。上述的制备方法制得的石墨烯基锂离子电容器用电解液。本发明的有益效果是：通过锂盐和离子液体为电解质，通过两种电解质盐协同，利用多过程协同储能，实现锂离子电容器的容量特性发挥，同时降低电解质盐的溶剂化作用，提高阴阳离子在充放电过程中的迁移特性，从而实现石墨烯基电容器的倍率特性和容量特性的提升，同时通过增加阻燃添加剂和成膜添加剂提高电解液的安全性能。该方法易实现石墨烯基锂离子电容器的高比能量密度和高比功率密度，在石墨烯基电容器大规模生产中具有非常好的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施方案对本发明进行进一步详细描述，给出的实施例仅为了阐述本发明，而不是为了限制本发明的范围。实施例1在氩气气氛下，向1l容量瓶中依次加入151.91g六氟磷酸锂和71.88g二氟草酸硼酸锂、5ml甲磺酸丙炔酯、5ml磷酸三丁酯、50ml的1-乙基-三甲基咪唑(emi)四氟硼酸盐，再按体积比为1:1:1加入碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸乙烯酯混合溶剂到容量瓶中直至溶液总体积为1l，将溶液倒入带盖容器中继续搅拌溶解，得充分混合后静置24h，得到目标电解液。实施例2在氩气气氛下，向1l容量瓶中依次加入75.955g六氟磷酸锂、3ml氟代丙酮和7ml甲磺酸丙炔酯、10ml磷酸三苯酯、50ml的1-乙基-三甲基咪唑四氟硼酸盐，再按体积比为1:1:1加入碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸乙烯酯混合溶剂到容量瓶中直至溶液总体积为1l，将溶液倒入带盖容器中继续搅拌溶解，得充分混合后静置24h，得到目标电解液。实施例3在氩气气氛下，向1l容量瓶中依次加入187.48g四氟硼酸锂、20ml亚硫酸乙烯酯、20ml磷酸三甲酯、300ml的氮甲基乙基吡咯六氟磷酸盐，再按体积比为1:1加入碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯混合溶剂到容量瓶中直至溶液总体积为1l，将溶液倒入带盖容器中继续搅拌溶解，得充分混合后静置24h，得到目标电解液。实施例4在氩气气氛下，向1l容量瓶中依次加入75.955g双草酸硼酸锂和71.77g双三氟甲烷磺酰亚胺锂、8ml甲磺酸丙炔酯、5ml磷酸三苯酯和5ml磷酸三甲酯、50ml的1-乙基-三甲基咪唑四氟硼酸盐和150ml的1-乙基-三甲基咪唑六氟磷酸盐，再按体积比为3:1:1加入碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和碳酸乙烯酯混合溶剂到容量瓶中直至溶液总体积为1l，将溶液倒入带盖容器中继续搅拌溶解，得充分混合后静置24h，得到目标电解液。实施例5在氩气气氛下，向1l容量瓶中依次加入127.66g高氯酸锂、12ml亚硫酸乙烯酯、12ml三硫代碳酸亚乙烯酯、100ml的1-乙基-三甲基咪唑四氟硼酸盐和50ml的1-丁基-三甲基咪唑四氟硼酸盐，再加入氟代碳酸乙烯酯到容量瓶中直至溶液总体积为1l，将溶液倒入带盖容器中继续搅拌溶解，得充分混合后静置24h，得到目标电解液。比较例：氩气环境下配置1mol/l的六氟磷酸锂电解液，有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯(体积比1:1:1)。电池制备与测试：将石墨烯正极、隔膜、预嵌锂负极组装液态纽扣式电池，电解液选用本专利实施例1-5和参比例制备的电解液测试电池循环性能，电压范围为1.5-4.2v，电流密度为100ma/g，测试温度为25℃。纽扣式电池性能测试分析结果如下表1所示，本方法制备的新型石墨烯基锂离子电容器电解液可以将器件的比容量提升5％-10％，且循环性能有了明显提升，证明本专利的技术方案对于石墨烯基锂离子电容器器件具有明显的有益作用。表1测试性能统计表比容量100圈循环保持率实施例1139mah/g98.7％实施例2138mah/g96.5％实施例3137mah/g97.2％实施例4136mah/g95.3％实施例5132mah/g94.8％比较例126mah/g90.3％以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。当前第1页12