本发明专利技术涉及用于储能器件（例如电容器或超级电容器）的电解质，其包含溶剂（优选丙腈）和离子类物质（优选四氟硼酸甲基三乙基铵）。该电解质提供了低的ＥＳＲ升高率、高电压，并可以在宽温度范围内运行，这使它们有益于用在一系列储能器件中，例如数字无线器件、无线ＬＡＮ器件、移动电话、电脑、电动或混合电动车。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于储能器件中的电解质。特别地，本专利技术涉及能够在电 容器和超级电容器中高温、高电压运行的非水电解质。本专利技术主要针对超级电容器开发，并在下文中参照该用途进行描述。 但是，需要理解的是，本专利技术不限于该具体应用领域，也适用于其它储能 器件，例如电池、燃料电池、伪电容器和电容器、以及一种或多种这些器 件的混合。
技术介绍
超级电容器(或称作超电容器)、电双层电容器或电化学电容器是比 电容明显高于常规电容器的储能器件。低电阻超级电容器理想地适用于高功率用途。实例包括移动无线通信器件，例如使用GSM(全球移动通信 系统)和GPRS (通用分组无线业务)无线技术的那些，或固定无线系统， 例如自动读表器(AMR)。其它实例包括材料的电激励，例如相机闪光 灯的发光二极管(LED);和物理器件(如门锁电磁线圏、照相机镜头的 电动马达或车辆推进装置)的电传动。超级电容器可以在数以百计的用途中发挥作用。超级电容器所处的能 量和电力储存市场目前被电池和电容器占据。公认的是，电池在储能方面 表现良好但牺牲了能够实现能量的高功率输出的设计。同样公认的是，电 容器能够实现能量的快速(高功率)输出，但输出的能量非常低(低电容)。 针对市场需求克服现有电池和电容器的这些局限，揭示了超级电容器的三个主要发展领域具有高能量密度的电池替代器件；具有高功率和能量密 度的电池补充器件；和较小的、不仅具有高功率密度还具有高频响应的电容器替代器件。目前，超级电容器的较高功率密度使它们理想地与具有高能量密度的 电池串联或并联以形成混合储能系统。当载荷要求非恒定能量时，用超级 电容器补充电池能够从充电的超级电容器中引出峰值。这降低了电池上的 栽荷，并在许多情况下延长了电池的寿命周期以及可充电电池的寿命。现代移动器件需要能够应对大的载荷波动的电源系统。例如，移动电 话具有各种模式，各有不同的载荷要求。待积模式需要低功率并相对恒定。 但是，寻找最近基站的需要不时打断这种模式，并发送和接收信号，这需 要较高的载荷。在需要连续联系基站的全通话模式中，载荷呈现周期信号形式，其中瞬间载荷与平均载荷相当不同。存在许多通信协议，例如GSM 和GPRS，但它们都以周期栽荷为特征。与电池并联的超级电容器特别适 用于此用途，因为在通常持续时间短的高载荷过程中使用来自超级电容器 的电力，且来自电池的能量可以将超级电容器再充电，并在低功率需求期 间供应基本载荷。随着数字无线通信器件进一步小型化，电池尺寸减小， 对超级电容器的需求增加。超级电容器也用在混合电动车(HEV)领域中。超级电容器可用作这 些车辆的动力传动系统的组成部件，并用作加速过程中的主要电源和用于 储存在再生制动过程中再生的能量。这类车辆可以使驾驶者的燃料消耗减 半，并大幅减少排放，最多达90%。当将两个平行板与外部电路连接并在两个板之间施加电压差时，就产 生了电容，且其表面带相反电荷。通过下列公式描述了此电荷分离的1^ 关系<formula>formula see original document page 7</formula>其中C是指电容，单位为法拉(F)， ￡是电容率，单位为法拉/米(m)， A是带电板的重叠面积，L是间距。板之间的区域的电容率与可用于分隔 带电表面的材料的介电常数相关。与使用常规材料的现有商业电容器相关的问题在于，它们的性能受其尺寸的限制。例如，基于50微米厚的聚乙烯板的金属化涂层的电容器对于 l平方米电容器仅产生0.425 nF。因此，产生1F需要超过230万平方米。 本申请人开发的超级电容器详细公开在申请人共同待审的申请中，例 如 PCT/AU98/00406 、 PCT/AU99/00278 、 PCT/AU99/00780 、 PCT/AU99/01081、 PCT/AU00/00836和PCT/AU01/00553，它们的内容经 此引用并入本文。申请人开发的超级电容器使用极高表面积碳作为涂料，克服了上述尺 寸问题。这些超级电容器包括两个对电极。用中间电子绝缘隔离物将这些电极 保持在预定的间隔电隔离构造中。在极广义上，电极由金属集电器和涂料 构成，金属提供的电阻明显低于涂料。涂料通常由微粒碳和粘合剂形成， 粘合剂用于将碳与碳本身、并与相关集电器粘合。被涂布的电极和中间隔离物可以堆叠或缠绕在一起，并置于含有电解 质的外壳内。然后将两个集电端子连接到各自电极上并从中伸出，由此可 以从外部连向这些电极。将外壳密封，以防止污染物侵入和电解质流出。 这可以利用在电极和电解质之间的界面处形成的电双层。也就是说，存在 两个界面，它们在各电极和电解质之间形成。这种储能器件被称为超级电 容器。或者，这些^皮称为超电容器、电双层电容器和电化学电容器。电解质含有能够在整个基质(例如液体或聚合物)中自由移动、并响 应在电^面上产生的电荷的离子。双层电容由下述组合产生致密层(紧密堆积在电M面的溶剂化离 子层)产生的电容和扩散层(进一步来自电极的较不紧密堆积的离子)产 生的电容。在超级电容器中，致密层通常非常薄，小于1納米，并具有极高的表 面积。超级电容器优于常规电容器的技术优点就在于此，因为在此极薄致 密层中的电荷储存产生了大约O.l F/ii^的比电容。这与常规薄膜电容器相 比提高了数十万倍。由施加的电势控制的、可逆纳米级离子吸附/解吸过程 造成了超级电容器的迅速充/放电能力。电极材料可以构造成具有极高表面积的高多孔碳粒子的床。例如，在某些优选实施方案中，表面积可以为100平方米/克直到高于2500平方米/ 克。通过粘合材料将碳基质结合在一起，该粘合材料不仅将碳结合在一起 (内聚)，还在将碳层保持在集电基底表面上(粘合)中起到重要作用。 集电基底通常是金属箔。碳表面之间的空间含有电解质(通常为溶解 有盐的溶剂)。电解质是在^面上形成双层所需的、并能够实现对电极 之间的离子电导性的离子源。使用多孔隔离物，以物理分隔碳电极并防止 电极短路。超级电容器的储能电容可以通过下列公式描述e=*cv2其中E是以焦耳计的能量，C是以法拉计的电容，且V是超级电容器 的额定或工作电压。除了电压限制外，正是超级电容器的尺寸决定了储能 量，且超级电容器的显著特征是电容值特别高。超级电容器性能的另一衡量标准是迅速储存和释放能量的能力；这是超级电容器的功率p，并通过 下式给出P丄4R其中R是超级电容器的内电阻。对于电容器，更常将内电阻称作等效 串联电阻或ESR。从上列公式可以看出，整个器件的ESR极大地影响功 率性能，且这是所有材料的电阻，例如衬底、碳、粘合剂、隔离物、电解 质和接触电阻以及外触点之间的电阻的总和。在仍需充分开发的超级电容器领域中， 一个相关变量是所涉电解质的 性质。电解质通常是含有一种或多种溶解离子类物质的一种或多种溶剂。 在许多情况下，电解质的物理和电化学性质是决定超级电容器的内电阻 (ESR)和超级电容器的"功率镨"(即超级电容器在各种时间阈中或在 各种频率范围内提供功率的能力)的关键因素。影响电解质溶液的电导率(K)的因素详细描述在B.E. Conway著的文章中，来自 "The Fourth International Seminar on Doubl本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于储能器件中的电解质，所述电解质包含溶剂和离子类物质，其中所述溶剂是丙腈。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：PB艾奇森，HC源，
申请(专利权)人：CAPXX有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。