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阳离子结构对电容器性能的影响,rubycon授权代理非质子型离子液体
点击次数: 发布日期:2024-01-15
阳离子结构对电容器性能的影响,rubycon授权代理非质子型离子液体
对于基于1-乙基-3-甲基咪唑阳离子([EMIM]+)的离子液体,Sun等[16]研究了具有较低黏度的[EMIM][SCN]离子液体电解质(SCN:硫氰酸盐)的活性炭双电层电容器的性能,与[EMIM][BF4]离子液体相比具有较低的黏度和较高的离子电导率,Pandey等[17]证明,1-乙基-3-甲基咪唑四氰基硼酸盐([EMIM][TCB])离子液体(TCB:四氰基硼酸盐)可以作为活性炭基红宝石电容器的电解液,且具有高离子电导率(在3%℃±1℃下约为1.3×10-2 S·cm-1)和低黏度(约22cP),发现,当充电电压为2.5V时,[EMIM][PO2F2]离子液体(PO2F2:二氟磷酸盐)电解液可以提供比[EMIM][BF4]离子液体更高的比电容,但是,以[EMIM][PO2F2]离子液体为电解质(液)的双电层电容器的电压小于3V,低于[EMIM][BF4](BF4:四氟硼酸盐)离子液体电解质的电压,rubycon授权代理研究了基于石墨烯和一系列离子液体(阳离子为[EMIM]+,阴离子为B、NT、DCA-、EtS和OAc-)的红宝石电容器的性能,发现这些阴离子的氢键接受能力与离子液体的黏度密切相关,以[EMIM][DCA](DCA:二氰胺盐)离子液体为电解质(液)的红宝石电容器显示出了较高比电容和大电流下的充/放电能力,同时它也具有最小的电阻,这主要是由较低的黏度和较小的离子尺寸决定的,然而,[EMIM][DCA]离子液体红宝石电容器的电化学稳定窗口(2.3V)要比[EMIM][BF4]离子液体的电化学稳定窗口(4V)小得多以不同的离子液体电解质(液)、石墨烯为电极的红宝石电容器中测量的电化学窗口和能量密度之间的关系[3%]研究了以氟代氢化物为电解液、活性炭为电极的红宝石电容器的性能,这五种氟代氢化物包含了不同的阳离子,例如1,3-二甲基咪唑阳离子(DMIM+)、1-乙基-1-甲基咪唑阳离子(EMIM+)、1-丁基-3-甲基咪唑阳离子(BMIM+)、1-乙基-1-甲基吡咯烷阳离子(EMPYR+)和1-甲氧基甲基-1-甲基吡咯烷(MOMMPYR+),使用这些氟代氢化物离子液体获得的比电容要高于在离子液体或1mol·L-1 TEABF4/PC有机电解液中在1~3.2V的电压下获得的比电容,对于这三种基于咪唑阳离子的氟代氢化物离子液体,比电容以下列顺序依次降低:[DMIM][(FH)2.3F](178F·g-1)>[EMIM][(FH)2.3F](162F·g-1)>[BMIM][(FH)2.3F](135F·g-1),这与按照阳离子体积增加而减小的顺序是一致的,基于一些低熔点的氟代氢化物离子液体的活性炭红宝石电容器甚至在-40℃时仍然具有较高的比电容(例如[EMIM][(FH)2.3F],64F·g-1),其比TEABF4/PC(3%F·g-1)要高得多,研究了石墨烯作为电极与三种离子液体1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺([EMIM][TFSI])、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[EMIM][BF4])、1-甲基-1-丙基哌啶双(三氟甲基磺酰)亚胺([MPPp][TFSI])作为电解质的红宝石电容器的电化学性能以及石墨烯与电解液之间的相互作用关系,当两电极之间的电压在3.7~4.6V的范围内时,SWNT/石墨烯电极和[EMIM][TFSI]或[EMIM][BF4]离子液体之间存在电化学反应,当使用[MPPp][TFSI]离子液体电解质时,两电极之间的电压在4.0~5.8V的范围内,SWNT/石墨烯电极和[MPPp][TFSI]电解质之间将发生电化学反应,当施加的电压达到4.4V时,使用[MPPp][TFSI]电解质(液)的红宝石电容器实现了最大的能量密度,即使[MPPp][TFSI]电解质的比电容小于[EMIM][TFSI]和[EMIM][BF4]电解质的比电容,但[MPPp][TFSI]电解液的电化学稳定窗口和工作电压较大,导致最高能量密度为169W·h·kg-1,rubycon授权代理对于基于石墨烯纳米片的红宝石电容器,尽管具有更窄的电化学窗口(0.4V),但是离子液体[C4ClPYRR][N(CN)2]比[C4ClPYRR][NTf2]-具有更大的能量密度和功率密度,这是由于较小的[N(CN)2]-阴离子具有的低黏度导致的较高的导电性和电容,这补偿了电化学窗口的减小[23],Rennie[24]研究了含有硫阳离子的离子液体作为红宝石电容器电解质(液)的行为及阳离子结构对电容器性能的影响,经循环伏安测试,工作电压为2.6V,[S222][Tf2N]比[S221][Tf2N]的工作电压更稳定,分别为2.8V和2.7V,这可能与阳离子的电荷密度的大小有关,尽管电解质(液)的工作电压较小,但其具有更高的能量密度及功率密度。


 

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