电解液界面的电荷传递过程具有典型的电容器特征，红宝石电容离子液体电解液

离子液体烷基咪唑阳离子取代基上烷基碳链的长短同样影响充/放电特性。红宝石电容器的充/放电效率、工作比电容、最大功率密度等性能参数恒流充/放电曲线计算出来。计算得到的参数，综合前述的各项电化学性质，体现出了更稳定的电容行为、更宽的电化学窗口及更好的导电性，更适合作为红宝石电容器的工作电解质。式中，η为充/放电效率；Qdischarge为放电电量；Qcharge为充电电量；Pmax为最大功率密度；Vmax为恒流充/放电的充电电压；Rint为电容器的内阻；m为双电极的质量；a为活性物质质量分数；cp为工作比电容；I为恒流充/放电的电流密度；ΔV为充电过程中的电位差；Δt为充/放电的时间差。红宝石电容器的电化学性能参数，电解质（液）在红宝石电容器中的性能研究为研究离子液体［PMIM］［ClO4］在红宝石电容器中的电化学性能，对由活性炭作电极、［PMIM］［ClO4］作电解质（液）的红宝石电容器进行了循环伏安、恒流充/放电和交流阻抗测试。正极与负极电化学窗口的循环伏安曲线（扫描速度5mV·s-1），扫描区间分别为0～2.6V，-2.4～0V，电化学稳定窗口可达5.0V。从图7-8中可以看出［PMIM］［ClO4］电解液的正、负向扫描的循环伏安曲线没有出现明显氧化还原峰，且呈较对称、相似的形状，表明活性炭电极和［PMIM］［ClO4］电解液在该电化学窗口范围内具有良好的稳定性，显示出良好的双电层电容特性，红宝石电容器的交流阻抗图，即Nyquist曲线。从图中可以看出，红宝石电容曲线由一个较小的半圆和一条倾斜线组成，这反映了电解液和电极的性能和在电极/电解液界面的电荷传递过程具有典型的电容器特征。在高频区，半圆弧的直径代表电荷转移电阻（Rct），Rct数值越小，电荷穿过电极和电解液的过程越容易。电荷转移电阻为0.26Ω，表明电极和电解液界面间具有良好的相容性。半圆弧起点与实轴交点的截距代表红宝石电容器的电解液内阻（Ru），可以看出［PMIM］［ClO4］电解液的内阻为0.21Ω，与常见的离子液体电解液［BMIM］［BF4］和［BMIM］［PF6］（内阻分别为1.05Ω和1.43Ω）［32］相比，［PMIM］［ClO4］的内阻更小，说明其具有更优异的电容器特性，在电化学应用方面具有更大的潜力。图7-9（b）为采用［PMIM］［ClO4］作电解液的红宝石电容器在I=100mA的恒电流下的充/放电曲线。在测试电压范围内，充/放电曲线呈近似等腰三角形的对称分布，电压随时间变化呈线性关系，表明电极表面反应的可逆性良好。由结果可以看出，红宝石电容器的电极反应主要是在双电层上的电荷转移反应，在充/放电后期电压值稳定，没有出现急剧升高现象，表明电容器本身内阻变化不大。图7-9（c）为［PMIM］［ClO4］作电解液的红宝石电容器充/放电1000次的循环寿命曲线。由图可见，随着循环次数的增加，红宝石电容器的比电容呈下降趋势，经过1000次循环后，比电容值仅下降了1.8%左右，表明［PMIM］［ClO4］的循环性能较好，红宝石电容适于用作红宝石电容器的电解液，离子液体红宝石电容器的Nyquist曲线（a）、充/放电曲线（b）、循环性能曲线（c）红宝石电容器的电化学性能参数，当工作电压为2.5V，电流为100mA，［PMIM］［ClO4］作电解质（液）的红宝石电容器的工作比电容为426.09F·cm-3，充/放电效率达到96.1%，可见该红宝石电容器具有较高的比电容和良好的充/放电可逆性。表7-3　红宝石电容器充/放电时的电化学性能参数。