CN102360953B - 氧化还原活性电解质的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电解质材料技术及能源技术领域，具体公开了一种新型氧化还原活性电解质的制备方法，是一种将氧化还原活性物掺杂传统电解质形成具有氧化还原活性电解质的技术。通过这种简单方法制备的新型电解质具有比传统电解质更高的电导率以及额外为超级电容器体系提供电容的性能。该发明制得的电解质在面向高功率密度、高能量密度的新型超级电容器体系方面有着广泛的应用前景。

Description

氧化还原活性电解质的制备方法

技术领域

本发明属于电解质材料技术及能源技术领域，具体涉及氧化还原活性电解质的制备方法。

背景技术

超级电容器是介于传统电容器与充电电池之间的一种新型能源存储装置，它有着比传统电容器功率密度大和比充电电池功率密度高的优点而且具有可快速充放电，使用寿命长，工作温度范围宽，免维护等特点，在便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源及应急后备电源等电子领域有广泛的应用前景。

超级电容器按照能量存储机理可以分为双电层电容器和法拉第赝电容器。法拉第赝电容器是通过高度可逆的吸附/脱附或氧化/还原反应法产生电容从而存储能量，其能量存储量比通过电极/界面双电层存储的双电层电容器的大10-100倍。传统的方法都是通过采用诸如过渡金属氧化物、导电聚合物等赝电容材料来取代或修饰基于双电层原理存储能量的碳材料来达到提高超级电容器能量密度的目的。但是，这种方法往往比较复杂并且效果不理想不易于产业化。

所以，制取一种具有高电导率，而且可以为超级电容器体系额外提供赝电容的新型电解质，从而整体上提高超级电容器的性能的简单方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化还原活性电解质的制备方法，其可制备出电导率高并且为体系额外提供法拉第赝电容以提高超级电容器性能的氧化还原活性电解质。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

氧化还原活性电解质的制备方法，先将强碱电解质盐溶于去离子水中，然后加入适当的氧化还原活性物制成电解液混合物，搅拌、溶解均匀，得到氧化还原活性水系电解质。

所述的氧化还原活性电解质的制备方法，具体通过下列步骤实现：

第一步，传统水系电解质的配置：将强碱电解质盐溶解于去离子水中，将其配置成0.5-10mol/L的强碱水溶液；

第二步，取第一步得到的强碱水溶液5-50ml，往其中加入0.01-1g氧化还原活性物，搅拌、溶解均匀，得到氧化还原活性水系电解质。

上述强碱电解质盐为氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂中的一种或多种。

上述氧化还原活性物为对苯二胺、间苯二胺和邻苯二胺中的一种。

氧化还原活性电解质的制备方法，先将锂盐溶于有机溶剂中，然后加入适当的氧化还原活性物制成电解液混合物，搅拌、溶解均匀，得到氧化还原活性有机系电解质。

所述的氧化还原活性电解质的制备方法，具体通过下列步骤实现：

第一步，传统有机电解质溶液的配置：将锂盐溶解于有机溶剂中，将其配置成0.5-3mol/L的锂盐有机溶液；

第二步，取第一步得到的锂盐有机溶液5-50ml，在其中加入0.01-1g氧化还原活性物，搅拌、溶解均匀，得到氧化还原活性有机系电解质。

上述锂盐采用高氯酸锂、偏铝酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的一种或多种。

上述有机溶剂采用乙腈、丙腈、甲氧基丙腈中的一种或多种。

上述氧化还原活性物为对苯二胺、邻苯二胺和间苯二胺中的一种。

在电解质中，掺杂具有氧化还原活性的媒介物，通过氧化还原活性物引入的快速、可逆氧化还原反应来加快电解质体系离子与电子的传导，从而提高电解质电导率。此外，可逆氧化还原反应进行所产生了赝电容，进而也提高了超级电容器体系的电容值。采用上述方案后，本发明的有益效果在于：首先，在传统电解质中掺入氧化还原活性物质，通过氧化还原活性物的快速的氧化还原反应来加快电解质中的电子传导速率，从而提高电解质的电导率；其次，因为氧化还原活性物质存在快速、可逆的法拉第过程，可以产生大量的法拉第赝电容，将其应用于超级电容器中，有利于提高超级电容器的比电容以致提高功率密度、能量密度等性能。通过本发明方法制备的氧化还原活性电解质其电导率比传统电解质电导率有了较大提高，室温最大电导率超过40S/cm，在超级电容器领域有着广泛的应用前景。

具体实施方式

实施例1：

本发明氧化还原活性电解质的制备方法，通过如下步骤实现：

第一步，传统水系电解质的制备：将氢氧化钾溶解于去离子水中，将其配置成0.5mol/L的氢氧化钾溶液。

第二步，取第一步得到的氢氧化钾溶液5ml，向其中加入0.01g对苯二胺，搅拌，即得到氧化还原活性电解质。

此氧化还原活性电解质的最高电导率达到42.6S/cm，将其应用于以活性炭为电极的对称超级电容器中，在电流密度为1A/g、工作电压为1V时，电容器的电极比电容比达到400F/g。

实施例2：

本发明氧化还原活性电解质的制备方法，通过如下步骤实现：

第一步，传统水系电解质的制备：将氢氧化钠溶解于去离子水中，将其配置成5mol/L的氢氧化钠溶液。

第二步，取第一步得到的氢氧化钠溶液25ml，向其中加入0.5g邻苯二胺，搅拌，即得到氧化还原活性电解质。

此氧化还原活性电解质的最高电导率达到39.1S/cm，将其应用于以活性炭为电极的对称超级电容器中，在电流密度为1A/g、工作电压为1V时，电容器的电极比电容比达到280F/g。

实施例3：

本发明氧化还原活性电解质的制备方法，通过如下步骤实现：

第一步，传统水系电解质的制备：将氢氧化锂溶解于去离子水中，将其配置成10mol/L的氢氧化锂溶液。

第二步，取第一步得到的氢氧化锂溶液50ml，向其中加入1g间苯二胺，搅拌，即得到氧化还原活性电解质。

此氧化还原活性电解质的最高电导率达到37.5S/cm，将其应用于以活性炭为电极的对称超级电容器中，在电流密度为1A/g、工作电压为1V时，电容器的电极比电容比达到200F/g。

实施例4：

本发明氧化还原活性电解质的制备方法，通过如下步骤实现：

第一步，传统有机电解质的制备：将高氯酸锂溶解于去乙腈中，将其配置成1mol/L的高氯酸锂溶液。

第二步，取第一步得到的高氯酸锂溶液15ml，向其中加入0.15g对苯二胺，搅拌，即得到氧化还原活性电解质。

此氧化还原活性电解质的最高电导率达到24.5S/cm，将其应用于以活性炭为电极的对称超级电容器中，在电流密度为1A/g、工作电压为2.5V时，电容器的电极比电容比达到120F/g。

实施例5：

本发明氧化还原活性电解质的制备方法，通过如下步骤实现：

第一步，传统有机电解质的制备：将四氟硼酸锂溶解于去丙腈中，将其配置成0.5mol/L的四氟硼酸锂溶液。

第二步，取第一步得到的四氟硼酸锂溶液5ml，向其中加入0.01g对苯二胺，搅拌，即得到氧化还原活性电解质。

此氧化还原活性电解质的最高电导率达到22.1S/cm，将其应用于以活性炭为电极的对称超级电容器中，在电流密度为1A/g、工作电压为2.5V时，电容器的电极比电容比达到90F/g。

实施例6：

本发明氧化还原活性电解质的制备方法，通过如下步骤实现：

第一步，传统有机电解质的制备：将偏铝酸锂溶解于去甲氧基丙腈中，将其配置成3mol/L的偏铝酸锂溶液。

第二步，取第一步得到的偏铝酸锂溶液50ml，向其中加入1g对苯二胺，搅拌，即得到氧化还原活性电解质。

此氧化还原活性电解质的最高电导率达到20.2S/cm，将其应用于以活性炭为电极的对称超级电容器中，在电流密度为1A/g、工作电压为2.5V时，电容器的电极比电容比达到104F/g。

以上为本发明较佳的实施例，并非对本发明的保护范围的限定，凡依设计思路所作的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (2)

1.氧化还原活性电解质的制备方法，其特征在于：先将强碱电解质盐溶于去离子水中，然后加入适当的氧化还原活性物制成电解液混合物，搅拌、溶解均匀，得到氧化还原活性水系电解质；

所述的氧化还原活性电解质的制备方法，具体通过下列步骤实现：

第一步，传统水系电解质的配置：将强碱电解质盐溶解于去离子水中，将其配置成0.5-10mol/L的强碱水溶液；

第二步，取第一步得到的强碱水溶液5-50ml，往其中加入0.01-1g氧化还原活性物，搅拌、溶解均匀，得到氧化还原活性水系电解质；

上述强碱电解质盐为氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂中的一种或多种；

上述氧化还原活性物为对苯二胺、邻苯二胺和间苯二胺中的一种。

2.氧化还原活性电解质的制备方法，其特征在于：先将锂盐溶于有机溶剂中，然后加入适当的氧化还原活性物制成电解液混合物，搅拌、溶解均匀，得到氧化还原活性有机系电解质；

所述的氧化还原活性电解质的制备方法，具体通过下列步骤实现：

第一步，传统有机电解质溶液的配置：将锂盐溶解于有机溶剂中，将其配置成0.5-3mol/L的锂盐有机溶液；

第二步，取第一步得到的锂盐有机溶液5-50ml，在其中加入0.01-1g氧化还原活性物，搅拌、溶解均匀，得到氧化还原活性有机系电解质；

上述锂盐采用高氯酸锂、偏铝酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的一种或多种；

上述有机溶剂采用乙腈、丙腈、甲氧基丙腈中的一种或多种；

上述氧化还原活性物为对苯二胺、邻苯二胺和间苯二胺中的一种。