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为了进一步提高咪唑类离子液体电解质的电导率,并降低黏度,同时保持较高的电化学窗口,咪唑类离子液体结合疏质子有机溶剂PC和EC作为混合电解液得到了较多的研究。A.B.McEwen等将2mol/L的EMIPF6溶解于AN中,作为超级电容器电解液,最高电导率可达60mS/cm。
咪唑类离子液体除了对阴、阳离子的选择外,阳离子的取代和阴离子的氟化也得到了一定的研究。从阳离子的取代来看,EMI+咪唑环上2号位上的H活性比较强,当H被稳定性较强的烷基取代后,离子液体的稳定性也得到了增强。Z.Zhou等用全氟离子液体[EMI]RfBF3作为超级电容器的电解质,发现稳定性和循环性能较差,尤其是循环性能损失较大(2d损失50%),限制了实际应用。J.Barisci等采用离子液体电解质,对碳纳米管(CNT)电极进行了研究,发现CNT具有较好的活性和比电容。
L.Kavan等以BMIBF4作为电解质,对单壁CNT、双壁CNT及富勒烯电极的电化学性能进行了研究,结果表明:这些电极材料具有明显的超级电容器特征。H.T.Liu等对以BMIPF6为电解液、中孔镍基混合稀土氧化物为阳极材料、AC为负极材料的混合电容器进行研究,电容器呈现出较高的比功率(458W/kg)和比能量(50Wh/kg),500次循环后,电容没有明显的衰减。
离子液体还被应用于合成超级电容器聚合物电极材料的研究中。C.Arbizzani等用恒流极化法制备了P型掺杂聚合体pMeT,反应池中的溶液为EMITFSI,通过添加HTFSI而不消耗离子液体,其中的H+被还原为H2,在负极生成(MeT0.3+TFSI-0.3)n聚合体。以这种聚合体为电极材料、EMITFSI为电解质的混合电容器,呈现出250F/g的高比电容。
1.2吡咯烷类离子液体
吡咯烷类离子液体属于环状季铵盐,由于吡咯烷阳离子取代的不对称性而具有较低的熔点,电导率较高。
N-丁基-N-甲基吡咯二(三氟甲基磺酰)亚胺盐(PYR14 TFSI)在高温下的电化学和热稳定性优良,受到了广泛的关注。A.Balducci等用PYR14TFSI离子液体作为AC/pMeT混合超级电容器电解质,电容器在60℃、10mA/cm2及1.5~3.6V的条件下充放电16000次后,综合性能较好,尤其是高温电容保持能力。
离子液体的能量密度和功率密度较高,说明吡咯烷类离子液体可提高混合电容器在高温(60℃)下的电压窗口和循环寿命。A.Balducci等对使用离子液体PYR14TFSI的微孔活性炭对称电容器电解液进行了研究,电容器的电阻在40000次循环后基本没有变化(9Ωcm2),60℃时的电压窗口为3.5V,电极材料的比电容为60F/g。这种超级电容器可以作为高温电容器,在实际中使用。
M.Lazzari等研究了离子液体电解质PYR14TFSI和EMITFSI与AC界面的作用,发现阴极充电时,碳电极的电容很大程度上决定于离子液体阳离子的极化性,即取决于影响双电层的介电性和阳离子的种类;碳的多孔及界面的化学性质,也是影响电导率和离子液体极化性的重要因素。
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