红宝石电解电容有机系电解液具有电化学窗口宽泛稳定

相对于水系电解液而言，有机系电解液具有电化学窗口宽泛稳定、分解电压高（2～4V）、腐蚀性弱、工作温度范围宽等优点。常用的有机电解液的阳离子主要有季铵盐（R4N+），如四甲基铵（TMA+）、四乙基铵（TEA+）、三甲基乙基铵（TMEA+）等，此外锂盐和季[插图]盐（R4P+）也有报道。常用的阴离子主要包括四氟硼酸阴离子（B[插图]）、高氯酸阴离子（Cl[插图]）和六氟磷酸阴离子（P[插图]）等。与水系电解液相比，红宝石电解电容有机系电解液的缺点是电导率低、内阻较大、大倍率充/放电时性能差，同时由于有机溶剂中可溶解的电解质盐的量有限，导致有机电解液中的导电离子浓度较低，在较高电压充电过程后期，容易出现“离子匮乏效应”。目前，对于有机电解液的研究主要集中在开发新型电解质盐和优化有机溶剂系统，以提高有机电解液的电导率，降低电解液的黏度等，使电解液在高电压和低温等领域具有优异的电化学性能。双吡咯烷四氟硼酸盐（SBPBF4）具有优异的电化学性能，引起了人们的广泛关注。SBPBF4电解质盐在许多有机溶剂中的溶解度高于传统季铵盐电解质盐（四乙基铵四氟硼酸盐TEABF4，三乙基甲基铵四氟硼酸盐TEMABF4）。红宝石电解电容在相同浓度的SBPBF4/PC、TEABF4和TEMABF4电解液中，SBPBF4/PC电解液具有较高的电导率和较宽的电化学窗口。研究表明，SBPBF4/PC具有较高的电导率、良好的倍率性能和优异的低温性能。Naoi等［4］研究发现，将SBPBF4溶解到碳酸丙烯酯（PC）和碳酸二甲酯（DMC）混合溶剂中，配制出的电解液的耐电压可达到3V。将烷基化环碳酸酯和线型有机溶剂用到电解液中，配制出的SBPBF4电解液的耐电压可达到3.2V。将低黏度和中等介电常数的甲氧基丙腈（MP）溶剂加入到碳酸乙烯酯（EC）和乙酸乙酯（EA）溶剂中，并用SBPBF4替代TEABF4，可有效提高超级电容器的低温性能和循环性能。在工作电压为2.3V时，使用碳酸乙烯酯（EC）和乙酸乙酯（EA）的混合溶剂能明显提高双电层电容器的循环性能。由于双电层电容器电解液使用的溶剂存在凝固点，低于溶剂的凝固点后，电容器的性能迅速衰减。常用的乙腈溶剂体系（AN基）和碳酸丙烯酯（PC基）溶剂体系的双电层电容器电解液的最低工作温度分别为-45℃和25℃，大大地限制了这些电解液在更低温度下的应用。为了拓宽双电层电容器的低温应用范围，需要开发新的低温电解液体系。四乙基铵四氟硼酸盐（TEABF4）和三乙基甲基铵四氟硼酸盐（TEMABF4）是双电层电容器最常用的有机电解液，许多研究者都在研究改性或者优化这种电解液体系。