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超级电容器用有机电解液的研究

摘要：介绍了一种有机电解液体系活性碳基超级电容器的制作过程，对比研究了6种不同的

有机电解液，并组装成超级电容器，测试了其电化学性能。结果表明：EhNBF4／PC体系适

合作为超级电容器的电解液；LiPF6／PC、LiPF6／EC+PC体系因发生分解反应，不适宜用于

超级电容器。

关键词：超级电容器双电层电容器有机电解液活性碳

超级电容器（Supereapaeltor）以其大功率、长寿命、环保、高效等特点HI3J在电子

工业领域初广泛应用。高比表面积的活性碳具有吸附性能优异、电极结构灵活等特点，在超

级电容器工业化进程中被广泛使用。有机电解液对超级电容器的容量、内阻、温度特性等性

能有着重要影响E2J。本文作者对超级电容器的制作进行介绍的同时，对6种有机电解液用

于超级电容器的性能也进行了考察。

1、实验

1．1活性碳物理性能测试

对电极原料的活性碳进行了物理性能参数测试。比表面积与孔径分布测试采用

ASAP2010型测试仪，吸附质为77KN；粒度测试采用马尔文激光粒度测试仪；振实密度测

2

试采用QuantaChrome型测试仪，按照GB／T5162-1985标准进行测试。

1．2电解液物理性能测试

选用了6种电解液（浓度均为1tool／L）进行对比测试，分别标记为E1一E6电解液，

其具体成分如表1所示。

用DDS-11C型数字式电导仪测试不同温度下电解液的电导率，温度范围为一20一60℃。

用Netzaeh-Tase-414／4型热分析仪测试电解液的热稳定性，温度范围为25—350℃，升

温速率为5℃／min，N气氛保护。

2

1．3超级电容器的组装

按照质量比80：10：10称取活性碳、乙炔黑和粘结剂PTFE（聚四氟乙烯），干混后加

入适量的水，用搅拌器搅拌3h，调节粘度至6.5～7.0kPa·s。把浆料用极片涂布机均匀

涂覆于厚度为20tim的铝箔集流体上，双面极片厚度控制在240tim。将极片按照

35mm×62mm规格分切，叠片，组装成超级电容器。外包装为锂离子电池用铝箔袋，隔离

膜为接枝聚丙烯膜。

1．4电化学性能测试

使用美国MC．4型超级电容器测试仪进行不同温度下的恒流充放电性能测试，测试电流

为1A，电压范围为0～2．8V。使用ZahnerIM6型电化学工作站测试交流阻抗谱，以确定

超级电容器的直流内阻，频率范围为5kHz～0．1Hz。

1．5气相色谱分析

使用Agilent．7093型气相色谱仪对恒电流测试中的分解气体进行了测试分析。测试方

法为：抽取1m1分解气体，打人毛细柱中进行分流测试，分流比为12．6：1，柱口温度为

240℃。炉温为300℃。

2、结果和讨论

2．1活性碳的物理性能

SUP-AC活性碳的粒度为4．8pan，比表面积为1660m2／g，在总孔容（0．85cm3／

g）中，微孔占62％，中孔占24％。

2．2电解液的物理性能

图1为不同温度下测试的电解液电导率曲线。电解液的电导率大小直接影响超级电容器

的内阻．在不同温度下内阻的变化，对电容器的温度特性有显著影响。

从图1中可以看出：随着温度升高，电解液的电导率增大；E3电解液电导率性能最优，

常温电导率为1．15S／m，高低温性能优良；E5电解液电导率性能最差，常温电导率仅为

0．57S／m，60℃时电导率为1．09S／m。作为超级电容器的电解液，在一定的温度范围

内要保持其热稳定性。图2为6种电解液的热重（TG）分析和差热（DSC）分析。从图2中

曲线可以看出：E1电解液有3个明显放热峰，峰1～峰3分别为DMC（沸点90℃）、EMC

（沸点110℃）、EC（沸点248℃）的挥发峰；峰I的起始温度（60℃）较低，超级电容

器长时间大电流充放电时，内部温度会较高，致使电解液挥发、内阻增大等；峰2的最高点

温度为180℃，远远高于EMC的沸点I10。这是因为存在EMC转变为DEC和DMC的可逆反

应HJ。E2电解液的4个挥发峰按温度顺序依次为DMc、EMC、GBL（沸点202℃）、EC。由

于DMc的存在，电解液依然在60℃开始有少量挥发。E3电解液的