一种电解液添加剂及其在锂离子杂化超级电容器中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种电解液添加剂及含该添加剂的锂离子杂化超级电容器，通过在锂离子杂化超级电容器电解液中加入少量的添加剂，不仅使锂离子杂化超级电容器的充放电性能得到很大的提高，而且，含有此电解液添加剂的锂离子杂化超级电容器具有阻燃能力，提高了其使用安全性。为锂离子杂化超级电容器的进一步应用提供了一定的理论基础和实践经验。

An electrolyte additive and its application in lithium ion hybrid supercapacitors

The present invention discloses a kind of electrolyte additive and additive containing the lithium ion hybrid super capacitor, the additive in lithium ion hybrid super capacitor electrolyte in small, not only make the charge and discharge performance of lithium ion hybrid super capacitor has been greatly improved, and the super capacitor containing the electrolyte additive for lithium ion the hybrid with flame retardant ability, improve its safety. It provides a certain theoretical basis and practical experience for the further application of lithium ion hybrid supercapacitors.

【技术实现步骤摘要】
一种电解液添加剂及其在锂离子杂化超级电容器中的应用
本专利技术涉及一种电解液添加剂及其在锂离子杂化超级电容器中的应用。
技术介绍
锂离子杂化超级电容器是一种新型储能器件，它既具有像传统超级电容器一样的高放电功率、长循环寿命，又具有可以和锂离子电池相比拟的高能量密度，所以在开发新能源应用领域中具有极强的潜力。锂离子杂化超级电容器主要由电极、电解液、隔膜、集流体、引线和封装材料组成。其中，电解液是决定锂离子超级电容器使用性能的关键因素。目前市场上常用的电解液体系一般为有机溶剂和锂盐混合物，其中几种常见的有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)等碳酸酯类化合物，锂盐主要是六氟磷酸锂，这一类电解液沸点低、易挥发、易燃、电导率低，这些缺点造成锂离子杂化超级电容器在使用过程中高低温性能差、使用寿命短、安全性能低等问题。在电解液中添加少量某些物质作为添加剂是提高锂离子杂化超级电容器性能最经济有效的方法之一。中国专利CN200810216292.7、CN201110117437.X、CN201110262125.8、201310293348.X等报道在电解液中添加少量蒽衍生物、线性碳酸酯、喹啉或异喹啉衍生物、马来酰亚胺或双马来酰亚胺衍生物等能显著提高电池的使用性能。但是，但是关于通过电解液添加剂提高锂离子杂化超级电容器使用性能，尤其是提高其阻燃安全性的报道却比较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电解液添加剂及其在锂离子杂化超级电容器中的应用。通过上述添加剂，提高锂离子杂化超级电容器的充放电性能，及其使用安全性。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种电解液添加剂，所述添加剂的化学结构式如下：其中，R选自碳原子在0～10之间的烷基、烷氧基或亚乙烯基。一种电解液，含有有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂采用权利要求1所述的电解液添加剂。本专利技术进一步的改进在于：以电解液的质量为基准，电解液添加剂的质量百分含量为0.01～30％。以电解液的质量为基准，电解液添加剂的质量百分含量为0.5～20％。一种锂离子杂化超级电容器，含有上述的电解液添加剂或电解液。所述电容器还包括正极、负极及隔膜。正极采用石墨烯，负极采用钛酸锂。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过在锂离子杂化超级电容器电解液中加入少量的添加剂，不仅使锂离子杂化超级电容器的充放电性能得到很大的提高，而且，含有此电解液添加剂的锂离子杂化超级电容器具有阻燃能力，提高了其使用安全性。为锂离子杂化超级电容器的进一步应用提供了一定的理论基础和实践经验。【附图说明】图1为锂离子杂化超级电容器加添加剂和未加添加剂的充放电曲线。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：在氩气保护的手套箱中将具有如下结构特征的电解液添加剂加入到商业电解液中。其中R选自碳原子在0～10之间的烷基、烷氧基或亚乙烯基。分别以石墨烯和钛酸锂作为锂离子杂化超级电容器的正极和负极，与上述含添加剂的电解液在氩气保护的手套箱中组装成扣式电容器。然后，对组装的扣式锂离子杂化超级电容器进行充放电测试。最后，对加入添加剂的电解液和未加添加剂的电解液进行燃烧测试，发现该添加剂可以有效提高电解液的阻燃性能。实施例1：在氩气保护的手套箱中将具有如下结构特征的添加剂加入到商业电解液中。其中R选自碳原子在0～10之间的烷基、烷氧基或亚乙烯基。以电解液的质量为基准，所述添加剂的质量百分含量为0.5％。分别以石墨烯和钛酸锂作为锂离子杂化超级电容器的正极和负极，与上述含添加剂的电解液在氩气保护的手套箱中组装成扣式电容器，并测试其性能。实施例2：在氩气保护的手套箱中将具有如下结构特征的添加剂加入到商业电解液中。其中R选自碳原子在0～10之间的烷基、烷氧基或亚乙烯基。以电解液的质量为基准，所述添加剂的质量百分含量为10％。分别以石墨烯和钛酸锂作为锂离子杂化超级电容器的正极和负极，与上述含添加剂的电解液在氩气保护的手套箱中组装成扣式电容器，并测试其性能。实施例3：在氩气保护的手套箱中将具有如下结构特征的添加剂加入到商业电解液中。其中R选自碳原子在0～10之间的烷基、烷氧基或亚乙烯基。以电解液的质量为基准，所述添加剂的质量百分含量为20％。分别以石墨烯和钛酸锂作为锂离子杂化超级电容器的正极和负极，与上述含添加剂的电解液在氩气保护的手套箱中组装成扣式电容器，并测试其性能。实施例4：在氩气保护的手套箱中将具有如下结构特征的添加剂加入到商业电解液中。其中R选自碳原子在0～10之间的烷基、烷氧基或亚乙烯基。以电解液的质量为基准，所述添加剂的质量百分含量为0.5％。分别以石墨烯和钛酸锂作为锂离子杂化超级电容器的正极和负极，与上述含添加剂的电解液在氩气保护的手套箱中组装成扣式电容器，并测试其性能。实施例5：在氩气保护的手套箱中将具有如下结构特征的添加剂加入到商业电解液中。其中R选自碳原子在0～10之间的烷基、烷氧基或亚乙烯基。以电解液的质量为基准，所述添加剂的质量百分含量为10％。分别以石墨烯和钛酸锂作为锂离子杂化超级电容器的正极和负极，与上述含添加剂的电解液在氩气保护的手套箱中组装成扣式电容器，并测试其性能。实施例6：在氩气保护的手套箱中将具有如下结构特征的添加剂加入到商业电解液中。其中R选自碳原子在0～10之间的烷基、烷氧基或亚乙烯基。以电解液的质量为基准，所述添加剂的质量百分含量为10％。分别以石墨烯和钛酸锂作为锂离子杂化超级电容器的正极和负极，与上述含添加剂的电解液在氩气保护的手套箱中组装成扣式电容器，并测试其性能。本实施例的测试结果如下：如图1所示，图1为锂离子杂化超级电容器含添加剂和未含添加剂的充放电曲线。在1Ag-1电流密度下，二者的放电时间分别为10.1s和55.4s，说明电解液添加剂显著提高了锂离子杂化超级电容器的电化学性能。以上内容仅为说明本专利技术的技术思想，不能以此限定本专利技术的保护范围，凡是按照本专利技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本专利技术权利要求书的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解液添加剂，其特征在于，所述添加剂的化学结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种电解液添加剂，其特征在于，所述添加剂的化学结构式如下：其中，R选自碳原子在0～10之间的烷基、烷氧基或亚乙烯基。2.一种电解液，含有有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂采用权利要求1所述的电解液添加剂。3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，以电解液的质量为基准，电解液添加剂的质量百分含量为0.01～30％。4.根据权利要求2所述的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利锋，杜素青，贺文杰，神克超，郭守武，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61