本发明专利技术涉及一种用于双层电容器的电解质溶液，包含至少一种导电盐，其含有最大直径＜９．２０＊的阳离子，在中心原子上还有取代基，所述取代基不都是相同的，还包含至少一种溶剂，该溶剂具有选自内酯和腈的官能团。在低温下，在乙腈作为溶剂情况下，这种电解质溶液具有比传统电解质溶液更好的性能，因此配备有本发明专利技术电解质溶液的双层电容器在低温下表现出改善的电学性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
电化学双层电容器用于功率电子装置，因为可以以高电容同时以非常小的ESR实现这种电容器。例如用作暂时蓄能器时，所述双层电容器必须在几秒钟或更短的时间内释放或吸收高的电流以及由此带来的高能量。为了可以尽可能无损耗地进行这个过程，该电容器的内电阻必须最小化。电化学双层电容器主要由两个电极组成，所述或者涂覆有高表面积的电极材料，或者本身具有高表面积，例如采用涂覆有活性炭粉末的铝电流收集器或炭布(Kohlenstofftuch)作为电极。在两个电极之间布置隔片，所述隔片用于使两个电极层电绝缘，同时设计成多孔性的，并且可以吸收电解质，此外，对于电解质，特别是由溶于电解质中的导电盐形成的离子是可通过的。隔片通常选自纸、塑料薄膜、毛毡或者由塑料纤维或玻璃纤维形成的织物。通常，为了提高电容，相互交替地堆叠多个电极层和隔片层，例如堆叠成平的堆叠或者更简单且更节省空间地堆叠成所谓卷的形式。在由电极和隔片层形成堆叠后，将其装入壳体中，并用电解质例如电解质溶液对其进行浸渍。文件US 6535373B1公开了一种用于低温应用场合的电化学双层电容器，其电解质溶液含有由导电盐四乙基铵四氟硼酸盐、甲基三乙基铵四氟硼酸盐和五烷基咪唑鎓四氟硼酸盐形成的混合物。这种电解质溶液的缺点在于，其少数几种导电盐例如四乙基铵四氟硼酸盐，在约-30℃的低温下，在电解质溶液的溶剂中的溶解性较小，因此它们仅可以少量溶解，因此，含有该电解质溶液的双层电容器的电容在低温下有所下降，而ESR则明显升高。本专利技术涉及一种用于制造高织构的带形高温超导体的方法，以及该方法的中间产品和终端产品。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供一种具有相对于上述电解质溶液有所改善的高电导率的电解质溶液。根据本专利技术，该目的是通过具有权利要求1特征的电解质溶液来实现。电解质溶液的有利方案以及含有该电解质溶液的电化学双层电容器是其它权利要求的内容。用于双层电容器的本专利技术电解质溶液包含以下成分A)含有最大直径＜9.20的阳离子的至少一种导电盐，所述阳离子在中心原子上还有附加的取代基，所述取代基并非都是相同的，B)至少一种具有选自内酯和腈的官能团的溶剂。本专利技术人发现，与例如US 6535373B1中公开的阳离子的粘度相比，其导电盐具有最大直径＜9.20的阳离子的电解质溶液由于阳离子直径小使得低温下电解质溶液的粘度以较低的程度升高。该文件所述的阳离子大于本专利技术电解质溶液使用的阳离子，例如该文件公开的四乙基铵阳离子的最大直径为9.22，甲基三乙基铵阳离子的最大直径为9.22。由于该原因，本专利技术电解质溶液的电导率与传统电解质溶液相比具有较小的温度相关性。为了计算最大直径，在使用Kontinuum-Solvensmodells COSMO的情况下用程序TURBOMOLE利用密度函数理论在量子力学上计算分子结构。为了确定离子尺寸，首先用量子力学计算法确定离子在溶液中占据空间的实际描述。为此，使用Kontinuum-Solvensmodells COSMO(A.Klamt，G.Schüürmann，J.Chem.Soc.Perkin Trans.II(1993)799；A.Schfer，A.Klamt，D.Sattel，J.C.W.Lohrenz，F.Eckert，Phys.Chem.Chem.Phys.2(2000)2187；www.coamologic.de)(原子半径rH=1.3A~]]>rC=2.0A~,]]>rN=1.83A~,]]>介电常数ε＝∞)，用程序包TURBOMOLE(R.Ahlrichs，M.Br，M.Hser，H.Hrn，C.Klmel，Chem.Phys.Lett.162(1989)165；M.V.Arnim，R.Ahlrichs；J.Comput.Chem.19(1998)1746；ww.turbomole.com)，按计算密度函数理论技术最小能量的三维结构(A.D.Becke，Phys.Rev.A 38(1988)3098；J.P.Perdew，Phys.Rev.B，33(Funktional B-P86)；A.Schfer，C.Huber，R.Ahlrichs，J.Chem.Phys.100(1994)5829(Basis TZVP))。由此获得以点-网的形式的离子表面的描述。然后根据本领域技术人员已知的算法来确定这些离子外壳的最大和最小直径。显而易见，所计算的离子直径表示两个平行壁的最小和最大间距，处于所有可能方位的离子夹在所述两个壁之间。本文引用上述文件的全部内容。例如与伸长的离子的有效半径相比，可以特别好并且可靠地按埃量级计算阳离子和阴离子的最大直径，精确至小数点后两位。由于阳离子中心原子上的取代基不都相同的(例如N中心原子上有三个甲基取代基和一个乙基取代基的乙基三甲基铵阳离子)，因此与中心原子上通常带有相同取代基的传统电解质溶液的导电盐(例如四乙基铵阳离子)相比，本专利技术电解质溶液的导电盐具有更小的晶格能，因而在内酯和腈中的溶解性更高。因此，具有其取代基不是都相同的阳离子的导电盐可以以较高浓度溶于溶剂中，结果，本专利技术电解质溶液可以具有较高的电导率。在本专利技术一种有利的实施方式中，本专利技术电解质溶液的成分A)包含最大直径＜6.80的阴离子。阳离子最大直径＜9.20并且阴离子最大直径＜6.80的导电盐特别好地适合于在低操作温度下具有高电导率的电解质溶液。与阳离子相类似地可以根据上述方法计算阴离子的离子半径。在本专利技术电解质溶液中特别有利的阴离子是选自四氟硼酸根和六氟磷酸根的阴离子。四氟硼酸根阴离子最大直径为5.72，六氟磷酸根阴离子最大直径为6.76。最大直径＜9.20的阳离子可以选自乙基三甲基铵、N，N-二甲基吡咯烷酮鎓、二乙基二甲基铵和N-乙基-N-甲基吡咯烷酮鎓。乙基三甲基铵阳离子最大直径为8.04，N-N-二甲基吡咯烷酮鎓阳离子最大直径为7.84，N-乙基-N-甲基吡咯烷酮鎓阳离子最大直径为9.08。所述阳离子在中心原子，氮原子上附加地具有四个不都相同的取代基，从而其盐具有特别低的晶格能，因而在本专利技术电解质溶液的内酯和腈中具有特别高的溶解性。成分B)有利地选自乙腈、3-甲氧基丙腈、丙腈、丁腈、γ-戊内酯和γ-丁内酯。这些溶剂具有特别低的粘度和高极性，因此，具有所述溶剂的本专利技术电解质溶液即使在很低温度例如-30℃下也具有高电导率。在本专利技术一种实施方式中，当成分B)的溶剂是γ-丁内酯时，作为成分A)导电盐排除二甲基吡咯烷酮鎓四氟硼酸盐。本专利技术的内容还在于含有上述本专利技术电解质溶液中的一种的电化学双层电容器。这种本专利技术电化学双层电容器的优点在于，由于导电盐的阳离子的尺寸小，所以该阳离子可以特别容易地到达双层电容器电极的小孔隙中，因此在本专利技术的电化学双层电容器中产生较高的电容。由于阳离子可达到双层电容器电极的多个孔隙，所以即使特别是在低温下也能使整个电容器具有小ESR和高电容。从下面说明的实施例中可以得知，与传统的双层电容器相比，在-40℃下，本专利技术的电化学双层电容器的电容大约高6％至7％，ESR低最多约25％。这里，本专利技术的电化学双层电容器在电极之间有利地具有用本专利技术电解质溶液浸渍的多孔性隔片。在此，电极本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于双层电容器的电解质溶液，包含以下成分：Ａ）含有最大直径＜９．２０＊的阳离子的至少一种导电盐，所述阳离子在中心原子上还有取代基，所述取代基不是都相同的，Ｂ）至少一种具有选自内酯和腈的官能团的溶剂。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2004-8-3 102004037601.81.用于双层电容器的电解质溶液，包含以下成分A)含有最大直径＜9.20的阳离子的至少一种导电盐，所述阳离子在中心原子上还有取代基，所述取代基不是都相同的，B)至少一种具有选自内酯和腈的官能团的溶剂。2.根据前述权利要求的电解质溶液，其特征在于，所述成分A)包含最大直径＜6.80的阴离子。3.根据前述权利要求的电解质溶液，其特征在于，所述阴离子包含B或P作为中心原子。4.根据前述权利要求的电解质溶液，其特征在于，阴离子选自BF4-和PF6-。5.根据前述权利要求之一的电解质溶液，其特征在于，所述成分A)的阳离子选自乙基三甲基铵、N，N-二甲基吡咯烷酮鎓、二乙基二甲基铵和N-乙基-N-甲基吡咯烷酮鎓。6.根据前述权利要求之一的电解质溶液，其特征在于，所述成分B)选自乙腈、3-甲氧基丙腈、丙腈、丁腈、γ-戊内酯和γ-丁内酯。7.根据前述权利要求之一的电解质溶液，其特征在于，所述成分A)以0.5和3mol/l之间的浓度存在。8.根据前述权利要求之一的电解质溶液，其特征在于，所述成分A)以0.8和2.1mol/l之间的浓度存在。9.根据前述权利要求之一的电解质溶液，其特征在于，所述成分A)包含浓度为0.9至2mol/l的N-乙基-N-甲基吡咯烷酮鎓四氟硼酸盐，其中成分B)包含乙腈。10.根据权利要求1至8之一的电解质溶液，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：HG德根，K埃贝尔，A施瓦克，K帝芬希，
申请(专利权)人：巴斯福股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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