CN104701032B - 一种含硼离子液体超级电容器的制备方法 - Google Patents
一种含硼离子液体超级电容器的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104701032B CN104701032B CN201510006464.8A CN201510006464A CN104701032B CN 104701032 B CN104701032 B CN 104701032B CN 201510006464 A CN201510006464 A CN 201510006464A CN 104701032 B CN104701032 B CN 104701032B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- boracic
- preparation
- ionic liquid
- super capacitor
- lithium salts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 23
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 abstract description 6
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N Acetamide Chemical compound CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- NQPJDJVGBDHCAD-UHFFFAOYSA-N 1,3-diazinan-2-one Chemical compound OC1=NCCCN1 NQPJDJVGBDHCAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YAMHXTCMCPHKLN-UHFFFAOYSA-N imidazolidin-2-one Chemical compound O=C1NCCN1 YAMHXTCMCPHKLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- QLNJFJADRCOGBJ-UHFFFAOYSA-N propionamide Chemical compound CCC(N)=O QLNJFJADRCOGBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940080818 propionamide Drugs 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Abstract
本发明公开了一种含硼离子液体超级电容器的制备方法，其制备方法为：在手套箱中氩气氛围条件下，按配比称取含硼锂盐及有机化合物；搅拌加热制成稳定均一透明的离子液体溶液；利用制备的活性炭电极组装成超级电容器。本发明的优点为：涉及的锂离子液体电解质具有良好的安全性及稳定性，而且无须添加任何添加剂，其较高电化学电压有利于提高超级电容器的能量储存，而且没有牺牲其良好的能量密度和循环性能。
Description
技术领域
本发明涉及电化学新能源领域，具体涉及一种含硼离子液体超级电容器的制备方法。
背景技术
超级电容是一种介于物理电源和化学电源间的新型绿色储能能源，将能量存储于电极材料与电解质界面。其根本优势还在于它的双电层电荷储能，区别于化学电源电池，没有化学反应造成的体相变化，能够使充放电循环达到几十万（105 - 106）次，从根本上可以解决电池循环寿命短的问题，因此超级电容应用前景将会非常广阔。
目前水系超级电容器由于其电压低的缺点研制，应用有机溶剂电解液的超级电容的研制获得了较快的发展。由于其具有更高的工作电压（2.7V），表现出了高比能量、寿命长等特点，受到了广泛关注。但是，有机溶剂电解液的应用也带来了安全性问题也引起了消费者的注意，即在非常状态下，如冲撞、挤压、异常充放电等极端环境，发生燃烧等不安全行为。其内在原因就是现有超级电容采用了易燃易氧化的有机溶剂电解液。
本发明的目的是为了解决上述材料的不足，提供一种安全的新型含硼离子液体电解液并用于超级电容中。这种电解液中的锂盐具有较大阴离子及低晶格能，由于羰基氧与Li+的配位作用而导致锂盐的解离和有机单体间氢键的断裂，进而形成均一稳定的室温离子液体。与咪唑鎓盐或其它有机季胺离子类室温离子液体体系相比，N 上取代基结构简单，从而体系粘度降低、离子电导率增大。以这种离子液体为电解液组装碳对称超级电容器，电压可达3.5V以上，适合在273-363K温度区间使用。高温状态性能更优（如313-363K）。这种超级电容器克服了水系电容器电压低（1V）及有机系超级电容器高温使用电解液恶化造成容量衰减等缺点，具有一定的应用优势。
发明内容
本发明提供了一种含硼离子液体超级电容器的制备方法，该电容器电解质制作过程无须添加任何添加剂，在超级电容中应用具有良好的能量密度及循环性能。
本发明采取的技术方案是：一种含硼离子液体超级电容器的制备方法，其特征在于制备方法如下：
（1）在手套箱中氩气氛围条件下，按配比称锂盐及有机化合物；
（2）搅拌加热制成稳定均一透明的离子液体电解液；
（3）利用制备的活性炭电极组装成超级电容器。
进一步，所述制成离子液体溶液所用的锂盐是下列锂盐的一种或几种；
。
进一步，所述制成离子液体溶液所用的有机化合物是指含有酰胺基团的有机物，如尿素、乙烯脲、丙烯脲、乙酰胺、丙酰胺等一种或几种。
进一步，所述活性炭电极指活性炭、导电剂及粘结剂混溶于NMP涂膜而成。
进一步，活性炭电极涂膜所涉及到的集流体是金属箔片或薄片。
优选：含硼锂盐与有机化合物的摩尔配比0.12-0.30，搅拌速度为20-100 r/min,加热温度为50-90摄氏度，加热时间10-60分钟，采用该离子液体电解液组装的超级电容器，能量密度达到15-50Wh/kg以上, 循环10000次，容量保持60%以上。
更优选：含硼锂盐与有机化合物的摩尔配比0.18-0.25，搅拌速度为40-60 r/min,加热温度为60-80摄氏度，加热时间15-40分钟。采用该离子液体电解液组装的超级电容器，能量密度达到40Wh/kg以上, 循环10000次，容量保持70%以上。
本发明的优点为：本发明涉及的锂离子液体电解质具有良好的安全性及稳定性，而且无须添加任何添加剂，其较高电化学电压有利于提高超级电容器的能量储存，而且没有牺牲其良好的能量密度和循环性能。
具体实施方式
实施例1：
将锂盐与丙烯脲充分干燥，并在手套箱中氩气氛按照摩尔配比0.12称量，混合样品在反应瓶中。搅拌速度为40 r/min, 加热温度为60摄氏度，加热时间15分钟。采用该离子液体电解液组装的超级电容器，能量密度达到31Wh/kg, 0.5A/g循环10000次，容量保持68%。
实施例2：
将锂盐与尿素充分干燥，并在手套箱中氩气氛按照摩尔配比0.12称量，混合样品在反应瓶中。搅拌速度为20r/min, 加热温度为50摄氏度，加热时间60分钟。采用该离子液体电解液组装的超级电容器，能量密度达到34Wh/kg, 0.5A/g循环10000次，容量保持68%。
实施例3：
将锂盐与乙烯脲充分干燥，并在手套箱中氩气氛按照摩尔配比0.18称量，混合样品在反应瓶中。搅拌速度为60 r/min, 加热温度为90摄氏度，加热时间10分钟。采用该离子液体电解液组装的超级电容器，能量密度达到37Wh/kg, 0.5A/g循环10000次，容量保持72%。
实施例4：
将锂盐与乙酰胺充分干燥，并在手套箱中氩气氛按照摩尔配比0.22称量，混合样品在反应瓶中。搅拌速度为100 r/min, 加热温度为70摄氏度，加热时间30分钟。采用该离子液体电解液组装的超级电容器，能量密度达到41Wh/kg, 0.5A/g循环10000次，容量保持78%。
实施例5：
将锂盐与丙酰胺充分干燥，并在手套箱中氩气氛按照摩尔配比0.26称量，混合样品在反应瓶中。搅拌速度为50r/min, 加热温度为80摄氏度，加热时间40分钟。采用该离子液体电解液组装的超级电容器，能量密度达到32 Wh/kg, 0.5A/g循环10000次，容量保持66%。
实施例6：
将锂盐与乙烯脲和丙烯脲充分干燥，并在手套箱中氩气氛按照摩尔配比0.3称量，混合样品在反应瓶中。搅拌速度为60r/min, 加热温度为70摄氏度，加热时间40分钟。采用该离子液体电解液组装的超级电容器，能量密度达到29 Wh/kg, 0.5A/g循环10000次，容量保持64%。
Claims (6)
1.一种含硼离子液体超级电容器的制备方法，其特征在于制备方法如下：
(1)在手套箱中氩气氛围条件下，按配比称含硼锂盐及有机化合物；
(2)搅拌加热制成稳定均一透明的离子液体溶液；
(3)利用制备活性炭电极组装成超级电容器；
所述步骤(1)中的含硼锂盐是下述一种或几种：
2.根据权利要求1所述的一种含硼离子液体超级电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的有机化合物是指含有酰胺基团的有机物。
3.根据权利要求1所述的一种含硼离子液体超级电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的活性炭电极指活性炭、导电剂及粘结剂混溶于NMP涂膜而成。
4.根据权利要求1所述的一种含硼离子液体超级电容器的制备方法，其特征在于：活性炭电极所用集流体是金属箔片。
5.根据权利要求1所述的一种含硼离子液体超级电容器的制备方法，其特征在于：含硼锂盐与有机化合物的摩尔配比0.12-0.30，搅拌速度为20-100r/min,加热温度为50-90摄氏度，加热时间10-60分钟。
6.根据权利要求5所述的一种含硼离子液体超级电容器的制备方法，其特征在于：含硼锂盐与有机化合物的摩尔配比0.18-0.25，搅拌速度为40-60r/min,加热温度为60-80摄氏度，加热时间15-40分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510006464.8A CN104701032B (zh) | 2015-01-07 | 2015-01-07 | 一种含硼离子液体超级电容器的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510006464.8A CN104701032B (zh) | 2015-01-07 | 2015-01-07 | 一种含硼离子液体超级电容器的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104701032A CN104701032A (zh) | 2015-06-10 |
| CN104701032B true CN104701032B (zh) | 2018-08-17 |
Family
ID=53348052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510006464.8A Expired - Fee Related CN104701032B (zh) | 2015-01-07 | 2015-01-07 | 一种含硼离子液体超级电容器的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104701032B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104701033A (zh) * | 2015-03-19 | 2015-06-10 | 南昌大学 | 一种含硼离子液体超级电容器的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101271989A (zh) * | 2008-04-30 | 2008-09-24 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 锂离子电池室温离子液体电解质及其制备方法 |
| CN103426637A (zh) * | 2012-05-14 | 2013-12-04 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 一种电容器用电解液及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101587777B (zh) * | 2009-06-19 | 2011-05-04 | 中南大学 | 一种双功能电解液及其制备方法 |
| CN101771166A (zh) * | 2010-01-25 | 2010-07-07 | 北京理工大学 | 一种离子液体电解质 |
| CN101840787A (zh) * | 2010-05-18 | 2010-09-22 | 东莞新能源科技有限公司 | 锂离子电容器正极片的制作方法以及使用该正极片的锂离子电容器 |
| US9160036B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-10-13 | GM Global Technology Operations LLC | Electrolyte additives for lithium sulfur rechargeable batteries |
-
2015
- 2015-01-07 CN CN201510006464.8A patent/CN104701032B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101271989A (zh) * | 2008-04-30 | 2008-09-24 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 锂离子电池室温离子液体电解质及其制备方法 |
| CN103426637A (zh) * | 2012-05-14 | 2013-12-04 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 一种电容器用电解液及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104701032A (zh) | 2015-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Zinc ion trapping in a cellulose hydrogel as a solid electrolyte for a safe and flexible supercapacitor | |
| Li et al. | Polysulfide confinement and highly efficient conversion on hierarchical mesoporous carbon nanosheets for Li–S batteries | |
| CN104393290B (zh) | 一种采用MoS2为正极材料的铝离子电池及其制备方法 | |
| CN105470515B (zh) | 一种安全型锂离子动力电池正极及含有该正极的锂离子电池 | |
| CN103346301B (zh) | 三维结构的石墨烯基金属氧化物复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN109103399B (zh) | 一种锂硫电池用功能性隔膜及其制备方法和在锂硫电池中的应用 | |
| CN103326007B (zh) | 三维石墨烯基二氧化锡复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN103441246B (zh) | 三维氮掺杂的石墨烯基二氧化锡复合材料的制备方法及其应用 | |
| WO2015149335A1 (zh) | 一种锌离子可充电电池及其制造方法 | |
| Xun et al. | A biomass-based redox gel polymer electrolyte for improving energy density of flexible supercapacitor | |
| CN106450209B (zh) | 一种负载硫的改性石墨烯气凝胶及其制备方法、应用 | |
| CN105206430A (zh) | 聚苯胺纳米管阵列/石墨烯复合材料电极及其制备方法和应用 | |
| CN107069043A (zh) | 锂离子电池及其制备方法 | |
| CN106887636A (zh) | 基于导电聚合物正极的铝离子电池及其制备方法 | |
| CN105895915A (zh) | 一种蒽醌-2-羧酸锂/石墨烯纳米复合物及制备与应用 | |
| CN104157829A (zh) | 一种基于聚苯胺纳米管的硫碳复合材料、制备方法及二次电池 | |
| Xia et al. | Co3O4@ MWCNT modified separators for Li–S batteries with improved cycling performance | |
| CN204243148U (zh) | 一种二次电池用复合电极及二次铝电池 | |
| CN105633327A (zh) | 一种TiS2为正极的铝离子二次电池及其制备工艺 | |
| Li et al. | Study on performance of a novel P (VDF-HFP)/SiO 2 composite polymer electrolyte using urea as pore-forming agent | |
| CN204315664U (zh) | 一种铝硫电池用石墨烯/有机硫/聚苯胺复合材料正极 | |
| CN104078678A (zh) | 一种硫碳导电聚合物正极及使用这种正极的二次铝电池 | |
| CN106450436B (zh) | 一种低温型高能量密度磷酸铁锂电池 | |
| CN104701032B (zh) | 一种含硼离子液体超级电容器的制备方法 | |
| CN104269540A (zh) | 二氧化钛/导电聚合物/硫三元复合材料及二次电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180817 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |