氧化還原活性電解質的製備方法
2023-09-23 04:28:20 2
專利名稱：氧化還原活性電解質的製備方法
技術領域：
本發明屬於電解質材料技術及能源技術領域，具體涉及氧化還原活性電解質的製備方法。
背景技術：
超級電容器是介於傳統電容器與充電電池之間的一種新型能源存儲裝置，它有著比傳統電容器功率密度大和比充電電池功率密度高的優點而且具有可快速充放電，使用壽命長，工作溫度範圍寬，免維護等特點，在可攜式儀器設備、數據記憶存儲系統、電動汽車電源及應急後備電源等電子領域有廣泛的應用前景。超級電容器按照能量存儲機理可以分為雙電層電容器和法拉第贗電容器。法拉第贗電容器是通過高度可逆的吸附/脫附或氧化/還原反應法產生電容從而存儲能量，其能量存儲量比通過電極/界面雙電層存儲的雙電層電容器的大10-100倍。傳統的方法都是通過採用諸如過渡金屬氧化物、導電聚合物等贗電容材料來取代或修飾基於雙電層原理存儲能量的碳材料來達到提高超級電容器能量密度的目的。但是，這種方法往往比較複雜並且效果不理想不易於產業化。所以，製取一種具有高電導率，而且可以為超級電容器體系額外提供贗電容的新型電解質，從而整體上提高超級電容器的性能的簡單方法具有十分重要的意義。
發明內容
本發明的目的是提供一種氧化還原活性電解質的製備方法，其可製備出電導率高並且為體系額外提供法拉第贗電容以提高超級電容器性能的氧化還原活性電解質。為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案氧化還原活性電解質的製備方法，先將強鹼電解質鹽溶於去離子水中，然後加入適當的氧化還原活性物製成電解液混合物，攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性水系電解質。所述的氧化還原活性電解質的製備方法，具體通過下列步驟實現第一步，傳統水系電解質的配置將強鹼電解質鹽溶解於去離子水中，將其配置成 0. 5-10mol/L的強鹼水溶液；第二步，取第一步得到的強鹼水溶液5_50ml，往其中加入0. Ol-Ig氧化還原活性物，攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性水系電解質。上述強鹼電解質鹽為氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰中的一種或多種。上述氧化還原活性物為對苯二胺、間苯二胺和鄰苯二胺中的一種。氧化還原活性電解質的製備方法，先將鋰鹽溶於有機溶劑中，然後加入適當的氧化還原活性物製成電解液混合物，攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性有機系電解質。所述的氧化還原活性電解質的製備方法，具體通過下列步驟實現第一步，傳統有機電解質溶液的配置將鋰鹽溶解於有機溶劑中，將其配置成0. 5-3mol/L的鋰鹽有機溶液；第二步，取第一步得到的鋰鹽有機溶液5_50ml，在其中加入0. Ol-Ig氧化還原活性物，攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性有機系電解質。上述鋰鹽採用高氯酸鋰、偏鋁酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰中的一種或多種。上述有機溶劑採用乙腈、丙腈、甲氧基丙腈中的一種或多種。上述氧化還原活性物為對苯二胺、鄰苯二胺和間苯二胺中的一種。在電解質中，摻雜具有氧化還原活性的媒介物，通過氧化還原活性物引入的快速、 可逆氧化還原反應來加快電解質體系離子與電子的傳導，從而提高電解質電導率。此外，可逆氧化還原反應進行所產生了贗電容，進而也提高了超級電容器體系的電容值。採用上述方案後，本發明的有益效果在於首先，在傳統電解質中摻入氧化還原活性物質，通過氧化還原活性物的快速的氧化還原反應來加快電解質中的電子傳導速率，從而提高電解質的電導率；其次，因為氧化還原活性物質存在快速、可逆的法拉第過程，可以產生大量的法拉第贗電容，將其應用於超級電容器中，有利於提高超級電容器的比電容以致提高功率密度、能量密度等性能。通過本發明方法製備的氧化還原活性電解質其電導率比傳統電解質電導率有了較大提高，室溫最大電導率超過40S/cm，在超級電容器領域有著廣泛的應用前景。
具體實施例方式實施例1 本發明氧化還原活性電解質的製備方法，通過如下步驟實現第一步，傳統水系電解質的製備將氫氧化鉀溶解於去離子水中，將其配置成 0. 5mol/L的氫氧化鉀溶液。第二步，取第一步得到的氫氧化鉀溶液5ml，向其中加入0. Olg對苯二胺，攪拌，即得到氧化還原活性電解質。此氧化還原活性電解質的最高電導率達到42. 6S/cm，將其應用於以活性炭為電極的對稱超級電容器中，在電流密度為lA/g、工作電壓為IV時，電容器的電極比電容比達到 400F/g。實施例2 本發明氧化還原活性電解質的製備方法，通過如下步驟實現第一步，傳統水系電解質的製備將氫氧化鈉溶解於去離子水中，將其配置成 5mol/L的氫氧化鈉溶液。第二步，取第一步得到的氫氧化鈉溶液25ml，向其中加入0. 5g鄰苯二胺，攪拌，即得到氧化還原活性電解質。此氧化還原活性電解質的最高電導率達到39. lS/cm，將其應用於以活性炭為電極的對稱超級電容器中，在電流密度為lA/g、工作電壓為IV時，電容器的電極比電容比達到 280F/g。實施例3:本發明氧化還原活性電解質的製備方法，通過如下步驟實現第一步，傳統水系電解質的製備將氫氧化鋰溶解於去離子水中，將其配置成 10mol/L的氫氧化鋰溶液。
第二步，取第一步得到的氫氧化鋰溶液50ml，向其中加入Ig間苯二胺，攪拌，即得到氧化還原活性電解質。此氧化還原活性電解質的最高電導率達到37. 5S/cm，將其應用於以活性炭為電極的對稱超級電容器中，在電流密度為lA/g、工作電壓為IV時，電容器的電極比電容比達到 200F/g。實施例4 本發明氧化還原活性電解質的製備方法，通過如下步驟實現第一步，傳統有機電解質的製備將高氯酸鋰溶解於去乙腈中，將其配置成lmol/ L的高氯酸鋰溶液。第二步，取第一步得到的高氯酸鋰溶液15ml，向其中加入0. 15g對苯二胺，攪拌， 即得到氧化還原活性電解質。此氧化還原活性電解質的最高電導率達到24. 5S/cm，將其應用於以活性炭為電極的對稱超級電容器中，在電流密度為lA/g、工作電壓為2. 5V時，電容器的電極比電容比達到 120F/g。實施例5:本發明氧化還原活性電解質的製備方法，通過如下步驟實現第一步，傳統有機電解質的製備將四氟硼酸鋰溶解於去丙腈中，將其配置成 0. 5mol/L的四氟硼酸鋰溶液。第二步，取第一步得到的四氟硼酸鋰溶液5ml，向其中加入0. Olg對苯二胺，攪拌， 即得到氧化還原活性電解質。此氧化還原活性電解質的最高電導率達到22. lS/cm，將其應用於以活性炭為電極的對稱超級電容器中，在電流密度為lA/g、工作電壓為2. 5V時，電容器的電極比電容比達到 90F/g。實施例6 本發明氧化還原活性電解質的製備方法，通過如下步驟實現第一步，傳統有機電解質的製備將偏鋁酸鋰溶解於去甲氧基丙腈中，將其配置成 3mol/L的偏鋁酸鋰溶液。第二步，取第一步得到的偏鋁酸鋰溶液50ml，向其中加入Ig對苯二胺，攪拌，即得到氧化還原活性電解質。此氧化還原活性電解質的最高電導率達到20. 2S/cm，將其應用於以活性炭為電極的對稱超級電容器中，在電流密度為lA/g、工作電壓為2. 5V時，電容器的電極比電容比達到 104F/g。以上為本發明較佳的實施例，並非對本發明的保護範圍的限定，凡依設計思路所作的等同變化，均落入本案的保護範圍。
權利要求
1.氧化還原活性電解質的製備方法，其特徵在於先將強鹼電解質鹽溶於去離子水中，然後加入適當的氧化還原活性物製成電解液混合物，攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性水系電解質。
2.根據權利要求1所述的氧化還原活性電解質的製備方法，其特徵在於，具體通過下列步驟實現第一步，傳統水系電解質的配置將強鹼電解質鹽溶解於去離子水中，將其配置成 0. 5-10mol/L的強鹼水溶液；第二步，取第一步得到的強鹼水溶液5-50ml，往其中加入0. Ol-Ig氧化還原活性物，攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性水系電解質。
3.根據權利要求1或2所述的氧化還原活性電解質的製備方法，其特徵在於上述強鹼電解質鹽為氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰中的一種或多種。
4.根據權利要求1或2所述的氧化還原活性電解質的製備方法，其特徵在於上述氧化還原活性物為對苯二胺、鄰苯二胺和間苯二胺中的一種。
5.氧化還原活性電解質的製備方法，其特徵在於先將鋰鹽溶於有機溶劑中，然後加入適當的氧化還原活性物製成電解液混合物，攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性有機系電解質。
6.根據權利要求5所述的氧化還原活性電解質的製備方法，其特徵在於具體通過下列步驟實現第一步，傳統有機電解質溶液的配置將鋰鹽溶解於有機溶劑中，將其配置成 0. 5-3mol/L的鋰鹽有機溶液；第二步，取第一步得到的鋰鹽有機溶液5-50ml，在其中加入0. Ol-Ig氧化還原活性物， 攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性有機系電解質。
7.根據權利要求5或6所述的氧化還原活性電解質的製備方法，其特徵在於上述鋰鹽採用高氯酸鋰、偏鋁酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰中的一種或多種。
8.根據權利要求5或6所述的氧化還原活性電解質的製備方法，其特徵在於上述有機溶劑採用乙腈、丙腈、甲氧基丙腈中的一種或多種。
9.根據權利要求5或6所述的氧化還原活性電解質的製備方法，其特徵在於上述氧化還原活性物為對苯二胺、鄰苯二胺和間苯二胺中的一種。
全文摘要
本發明涉及電解質材料技術及能源技術領域，具體公開了一種新型氧化還原活性電解質的製備方法，是一種將氧化還原活性物摻雜傳統電解質形成具有氧化還原活性電解質的技術。通過這種簡單方法製備的新型電解質具有比傳統電解質更高的電導率以及額外為超級電容器體系提供電容的性能。該發明製得的電解質在面向高功率密度、高能量密度的新型超級電容器體系方面有著廣泛的應用前景。
文檔編號H01G9/035GK102360953SQ20111027332
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者餘海君, 蘭章, 吳季懷, 林幼貞, 林建明, 範樂慶, 黃妙良 申請人:華僑大學