超级电容器中的离子液体电解液专利技术分析

摘 要：离子液体电解液，作为水性或有机电解液的替代品，在电化学器件中的应用已经引起了广泛的兴趣和关注。本文以CNABS专利数据库以及VEN专利数据库中的检索结果为样本，从专利文献的角度对超级电容器中离子液体电解液的专利申请进行了统计分析，并对该领域的离子液体电解液的技术发展作了一定分析，为进一步研究超级电容器中的离子液体电解液提供一定参考。

关键词：离子液体；超级电容器；专利分析；技术发展

离子液体是指全部由离子组成的液体，其一般指室温离子液体，即在低于100℃时为液体状态的熔融盐。近年来离子液体在电化学领域中的应用受到高度关注，以超级电容器为例，传统的水性电解液主要有硫酸，氢氧化钾等水溶液，这类电解液的优点在于具有较高的电导率，但其工作电压受水的分解电压限制，因而电容器必须在1.2V下工作，导致其能量密度大大降低。此外，这类电解质具有腐蚀性，降低电极材料的使用寿命。另外有机溶剂也可作为电化学电容器的电解液，虽然有机溶剂的电压窗口较宽，但有机溶剂也具有难以克服的缺点，如易挥发、有毒、易分解等。

与传统的水和有机电解液相比，离子液体具有以下突出的优点：（a）较宽的电压窗口（可达到5V）；（b）较高的电化学稳定性及热稳定性；（c）几乎不挥发、无毒；（d）优异的溶解性及不易燃特性。这些优良的性质使得包含离子液体的电化学器件具有稳定、耐用、工作电压高等优点，因而非常适合作为超级电容器等电化学器件的电解液。

离子液体在超级电容器领域的应用主要是作为电解质使用，也可以作为电解液的添加剂，用来改善电解液的某些特性。本文以CNABS专利库和VEN专利数据库中的检索结果为样本，通过对该领域的中国专利申请和不同国家间专利申请进行统计分析，探讨超级电容器中的离子液体电解液的专利技术发展状况，统计时间截至2015年12月。

1、中国专利申请分析

图1为超级电容器离子液体电解液方向的中国历年专利申请量趋势图，可以看出自2006年以来该方向的专利申请量一直呈现缓慢增长，但自2012年以后，该方向的专利申请量呈现井喷之势，其年平均增长速度高达接近50%，表明离子液体作为超级电容器电解液的研究和开发在经历了初期的缓慢发展后迎来快速上升期。另外，从申请量看，超级电容器离子液体电解液方向的申请量整体仍然偏低，表明离子液体在超级电容器电解液中的应用仍属于新兴的技术分支，但其申请量的增长趋势则表明了该技术分支前景可期。

图2示出了国内不同类型申请人的分布图，从中可见，高校及研究所的申请量依然占了总申请量的一半以上，表明目前离子液体在超级电容器电解液中的应用仍然以研究为主，但国内各公司的申请量也不容忽视，这其中主要以深圳海洋王有限公司为代表，表明该方向的研究和开发已经逐渐引起各公司的关注和重视。

事实上，图1的中国国内申请量趋势图并不能完全客观的反映我国在超级电容器离子液体电解液领域中的技术发展状况，因为外国公司为了抢占国内市场，也会在中国进行专利布局。为了更清楚反映我国自身在该领域的技术发展状况，图3给出了在超级电容器离子液体电解液领域中的国内PCT占有量对比图。从图中可见，在2005年以前，国内专利申请基本为PCT所垄断，但到2010年以后，这种情况已经得到很大改观，PCT的占有量不到20%。这种变化表明中国在此领域内的自主研发和科技创新已经大大加强。

2. 不同国家间的专利申请分析

图4为不同国家间的申请量对比图，从中可见，中国已经在该方向上超过日本、美国，成为全球数量最多的专利申请国，这主要得益于中国科研力量在此领域内的活跃有关，另一方面也与日本、欧美等发达国家瞄准中国市场，在中国申请了相当一部分PCT有关。

通过对专利内容的分析，可以发现日本和美国在此领域内均十分重视理论研究和技术开发，其专利申请侧重于新型离子液体产品的开发或解决现有离子液体产品出现的问题，其专利申请往往内容详实、技术底蕴丰厚，而中国的专利申请目前仍侧重于解决现有离子液体产品出现的黏度大、含有水或酸杂质等问题，其理论相对欠缺，技术功底相对单薄。另外，通过分析国内外专利申请的技术关注度，可以发现离子液体的黏度也许是离子液体作为电解液应用的最大障碍，开发出低黏度的离子液体产品或降低现有离子液体产品的黏度将是今后研究的重点。

3. 结语

通过上面的分析可以看出，离子液体在超级电容器电解液领域的应用正处于研究和开发的热潮之中，今后几年，这种趋势将仍将保持，而中国在此领域虽然起步较晚，但发展较快，目前已在专利数量上超越日本、欧美等发达国家，但在专利质量上仍有一定差距，因此，国内该领域的申请人应多研究和借鉴前沿技术，重视核心技术的开发，加快在此领域内自主创新的步伐。