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本文摘要:室温离子液体是一类由于秽、阳离子近于不平面和空间妨碍,造成离子静电势较低,几乎由离子构成的液态物质,全称为离子液体。

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室温离子液体是一类由于秽、阳离子近于不平面和空间妨碍,造成离子静电势较低,几乎由离子构成的液态物质,全称为离子液体。三氯化铝和卤化乙基吡啶离子液体是第一代室温离子液体;S.John等制备出有电化学稳定性更佳的二烷基咪唑阳离子盐后,离子液体很快沦为研究热点。  超级电容器的比能量比锂离子电池较低,在维持高比功率的同时,提升比能量是急需解决的问题。提升单体超级电容器的比能量,必须在提升工作电压的同时,提升比电容。

工作电压与电解液的分解成电压有关。目前,超级电容器的电解液主要有水系和有机系由两种。

水系电解液为硫酸溶液或氢氧化钾溶液,腐蚀性较强,且制取的单体超级电容器的工作电压较低(只有大约1V)。有机系由电解液为四氟硼酸四乙基铵盐等电解质的有机溶液,制取的单体超级电容器的工作电压在2.5V以上;但不存在有机溶剂易挥发、电导率和工作电压提升艰难、有安全隐患及对环境有影响等问题。  离子液体可必要作为超级电容器的液态电解质,也可水溶液有机溶剂中作为电解质盐,还可引进液体聚合物电解质,以提高涉及性能。

  1液态电解质  离子液体的阴离子主要由二(三氟甲基磺酰)亚胺(TFSI-)、BF4-和PF6-等包含。离子液体的阳离子主要由咪唑类、吡咯类及短链脂肪季胺盐类等有机大体积离子包含。  1.1咪唑类离子液体  咪唑类离子液体的黏度较低、电导率低。自1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIBF4)后,咪唑类离子液体发展很快。

  1-丁基-3-甲基咪唑类(BMI+)离子液体由于黏度较低、电导率比较较高,不易制备,获得了普遍的研究。B.Andrea等用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIPF6)和1-丁基3-丁基咪唑四氟硼酸盐(BMIBF4)作为活性炭(AC)/凝三甲基噻吩(pMeT)混合电容器的电解液。与有机电解液(PC-EtNBF4)电容器比起,离子液体电容器在60℃时的比能量、功率密度及电流效率较高。

  低黏度是离子液体南北工业化应用于的主要障碍之一。在低温下具备非常低的电导率和较低黏度的1-乙基-3-甲基咪唑氟化盐(EMIF2.3HF)用作超级电容器电解质的研究较多。U.Makoto等用EMIF2.3HF作为电解液,与1mol/LEt3MeNBF4/PC电解液展开对比实验。

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在25℃下,前者的电导率平均100mS/cm,后者为13mS/cm。使用EMIF2.3HF离子液体的超级电容器,内阻比较较低(在水系和有机系由电解液之间),电容即使在低温时都低于少见的EMIBF4离子液体超级电容器。EMIF2.3HF的分解成电压仅有为2V左右,造成能量密度过较低;在70℃以上时,循环性能和热稳定性能(大约77℃开始减压)不理想,再行再加HF的毒性,作为工业电解质的应用于受到限制。

  为了进一步提高咪唑类离子液体电解质的电导率,并减少黏度,同时维持较高的电化学窗口,咪唑类离子液体融合上言质子有机溶剂PC和EC作为混合电解液获得了较多的研究。  A.B.McEwen等将2mol/L的EMIPF6沉淀于AN中,作为超级电容器电解液,最低电导率平均60mS/cm。咪唑类离子液体除了对阴、阳离子的自由选择外,阳离子的代替和阴离子的氟化也获得了一定的研究。

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从阳离子的代替来看,EMI+咪唑环上2号位上的H活性较为强劲,当H被稳定性较强的烷基代替后,离子液体的稳定性也获得了强化。


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