2024氧化还原添加剂液体电解质，红宝石电容水系电解液添加剂

电容器（SCs）是一种高效、实用的能量储存装置，在过去几十年中，已经使用不同类型的碳基材料、金属氧化物、金属氢氧化物、导电聚合物及其各种复合材料作为电极，以提高电容器的能量性能，为了进一步提高电化学电容器的性能，最近有一些研究小组提出了另一种方法，向中性电解质中加入添加剂，例如向电解质中引入氧化还原添加剂或介质，电解质（液体和聚合物）可以通过电极/电解质界面处的氧化还原反应来增强电容器的性能，这种新技术与制备一些活性电极材料相比，其主要优点是制备方法简单安全、成本低，水系电解液通常作为电容器中电荷储存的离子介质，但它们不能提高电容器的比电容，而使用氧化还原添加剂（介体）或电活性材料可以增强电容器的性能，电解质可分为以下三种类型：① 氧化还原添加剂-液体电解质；② 氧化还原活性液体电解质；③ 氧化还原添加剂-聚合物凝胶电解质，上述电解质活性剂是一个新领域，它们的加入能有效提高电容器的电容或能量密度，与制备新型电极材料相比，加活性剂的方法简单、安全、高效且成本低，具有良好的氧化还原可逆性，无毒，适于大规模生产，化还原添加剂——液体电解质将氧化还原添加剂或化合物直接加入电解液中形成的电解质被称作氧化还原添加剂电解液或介导电解液，例如，在H2SO4中加入对苯二酚，对苯二酚是添加剂，H2SO4是电解液，这些氧化还原添加剂或化合物直接参与电子转移的氧化还原反应，由于在电极电解液界面上形成表面赝电容，电化学电容器的性能得到了改善，对苯二酚、KI等不同材料被用作氧化还原活性添加剂加入到常规电解质中（KOH、H2SO4等），加入氧化还原添加剂后电容器的性质，发现将少量的Na2HPO4、NaHCO3或Na2B4O7加入到Na2SO4电解质中时，氧化锰电极的比电容在电流密度为1.0A·g-1时可以从190F·g-1增加到200～230F·g-1，同时循环性能也显著提高（>1000圈），这是由于添加剂提供的pH缓冲剂在氧化锰表面形成一层保护层，从而抑制Mn的溶解，Li等［70］用FeSO4和CuSO4作为Fe2+和Cu2+的来源加入到硫酸中，在电容器中作为电解液氧化还原添加剂，电容器的比容量达到223mA·h·g-1，远高于纯的硫酸电解质和仅加Cu2+的硫酸电解液的电容器的比容量，在纯H2SO4电解液中没有观察到氧化还原峰，而由于Fe2+和Cu2+的协同作用，添加Fe2+和Cu2+的硫酸电解液的超电容表现出较好的氧化还原可逆性，随后，Su等［71］已经使用K3Fe（CN）6和K4Fe（CN）6作为氧化还原添加剂添加在1mol·L-1 KOH中，用Co-Al LDH（层状双氢氧化物）作为电极，研究其赝电容性能，在整个充/放电过程中，Co2+/Co3+和Fe（CN/Fe（CN之间发生两次独立的氧化还原反应，在充电过程中，Co2+失去一个电子被氧化成Co3+，而Fe（CN得到一个电子被还原成Fe（CN，与此相反，在整个放电过程中，Fe（CN被氧化成Fe（CN，Co3+被还原成Co2+，其反应方程式如下，在充电过程中：Co2+-e-Co3+ Fe（CN+e-Fe（CN在放电过程中：Fe（CN-e-Fe（CNCo3++e-Co2+由于Fe（CN/Fe（CN氧化还原电对的存在，使KOH电解质的电荷转移电阻从3.4%Ω降至2.96Ω，以Co-Al LDH（层状双氢氧化物）作为电极，电解液为1mol·L-1 KOH、1mol·L-1 KOH+0.1mol·L-1 K3Fe（CN）6和1mol·L-1KOH+0.1mol·L-1 K4Fe（CN）6时，电容器的比电容分别为：226F·g-1、712F·g-1和317F·g-1，但是，上述电容器的循环稳定性较差。