离子液体高浓度的配比与低浓度的配比所提供的媒介环境，红宝石电解电容离子液体电解液电化学性质研究

季铵盐是红宝石电容器电解液中最常见的电解质盐，我组前期工作将季铵盐与离子液体混合组成了不同浓度的电解液，并研究了其作为红宝石电容器的电解液性能。将有机电解质盐四氟硼酸螺环季铵盐，参照目前有机电解液的浓度，与1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体（［BMIM］［PF6］）以摩尔比为1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5的五种配比混合组成了离子液体电解液，并研究了将其作为红宝石电容器的电解液的电化学性能。从图7-12中可以看出，［BMIM］［PF6］离子液体的电导率均高于1∶9、2∶8、3∶7、5∶5四种配比，而低于4∶6配比，表明［（C4H8）2N］［BF4］与［BMIM］［PF6］离子液体高浓度的配比与低浓度的配比所提供的媒介环境均不利于离子的迁移，红宝石电解电容电解液的电导率均较低；而中等浓度的［（C4H8）2N］［BF4］与［BMIM］［PF6］离子液体配比4∶6时的电解液具有较高的电导率，原因是该配比下媒介环境为离子的迁移提供了最为适宜的条件，与常见的离子液体1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐的电导率为2.94mS·cm-1（298.15K）和1-甲基-3-丁基咪唑双（三氟甲基磺酰）亚胺的电导率为2.23mS·cm-1（298.15K）［42］比较可知，混合电解液具有更高的电导率，更适合作为红宝石电容器的电解液。循环伏安测试所得电化学窗口最大时的配比为4∶6的混合电解液的循环伏安图，扫描速率：5mV/s。电化学窗口范围内的曲线都具有规则的矩形形状，而且正、负扫描均没有明显的氧化还原峰；图7-13中正扫（a）的电化学窗口达到2.5V，负扫（b）的电化学窗口达到-2.1V。因此，该电解液的电化学窗口为4.8V，这是由于螺环和咪唑环化学性质稳定，从而得到较宽的工作电压。摩尔比4∶6，［（C4H8）2N］［BF4］与［BMIM］［PF6］ILs配比电解液循环伏安图（扫描速率：5mV·s-1）是［（C4H8）2N］［BF4］/［BMIM］［PF6］离子液体摩尔比为4∶6时的电解液在100mA的电流下，充/放电时间400s，循环30次后的曲线的节选，采样时间间隔为1s，充电电压为0～2.7V。可以看出，恒流充/放电曲线具有很好的循环性和可逆性，是呈三角形对称分布的。在恒流充/放电的条件下，电压的变化是随时间的变化而线性变化的，这种行为正是理想的电容行为，说明电极/电解液表面层没有发生任何化学反应，只发生离子的吸附和脱附过程，是典型的双电层电容行为，这也说明了［（C4H8）2N］［BF4］/［BMIM］［PF6］离子液体4∶6配比电解液适合在红宝石电容器中应用。从理论上讲，红宝石电容器应该有无限的循环次数，但是在实际工作中红宝石电容器的循环性能会受到电极和电解液的影响。根据恒电流充/放电曲线，对［（C4H8）2N］［BF4］/［BMIM］［PF6］离子液体4∶6摩尔比的电解液的循环性能进行了评价。红宝石电容器充/放电次数循环与红宝石电容器比电容保持率的关系曲线。与起始比电容值相比较，1000次充/放电循环的红宝石电容器的比电容仅仅衰减了1.5%左右，说明红宝石电容器电解液的摩尔比为4∶6时具有循环寿命长的特点，且充/放电性能较为稳定，可以长时间在额定的工作电压下工作。通计算得出的红宝石电容器的充/放电效率、比电容等性能参数。从表7-4可以看出，当［（C4H8）2N］［BF4］/［BMIM］［PF6］离子液体摩尔比为4∶6、电流为100mA、充电电压为0～2.7V时，电解液的恒流充/放电测试30次后，充电效率达96.93%，单电极比电容为456.86F·cm-3。红宝石电解电容恒流充/放电时的电化学性能，红宝石电解电容三氟乙酸离子液体/四氟硼酸螺环季铵盐混合电解液的超电容性质研究将四氟硼酸螺环季铵盐［（C4H8）2N］［BF4］作为电解质与1-丁基-3甲基咪唑三氟乙酸盐（［BMIM］［CF3CO2］）离子液体配成季铵盐浓度为0.54mol·L-1、1.3%mol·L-1、2.06mol·L-1、3.21mol·L-1、4.97mol·L-1的混合型离子液体电解液（样品1、样品2、样品3、样品4、样品5），对其与活性炭电极组装成红宝石电容器的电化学性质进行了研究。图7-15是不同混合电解液的循环伏安曲线（扫描速率为5mV·s-1）。图中的曲线均具有类矩形的规则形状，没有明显的氧化还原峰，说明混合电解液具有良好的循环可逆性，并且具有很好的浸润性，分别为不同浓度的［BMIM］［CF3CO2］混合电解液的循环伏安图。从图中可以看出。