CN105006377B - 一种以偶氮类物质为添加剂的复合电解液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以偶氮类物质为添加剂的复合电解液及其制备方法，是由空白电解液和电解液添加剂组成的复合电解液，其中空白电解液为KOH溶液，电解液添加剂为偶氮类物质。所述复合电解液中KOH的浓度为1‑6mol/L，偶氮类物质的浓度为1‑10mmol/L。本发明方法操作容易，原料价廉易得，以偶氮类物质作为电解液添加剂可以改善电解液的离子电导性能，降低电解液的内阻，显著提高超级电容器的电化学性能，使其具有高的功率密度、能量密度和良好的循环寿命等优点。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种超级电容器用电解液及其制备方法，具体地说是一种以偶氮类物质为添加剂的复合电解液及其制备方法。
二、背景技术
超级电容器也叫电化学电容器，是一种位于常用电池和电容器之间的新型存储能量原件，具有性能稳定、循环寿命长、高比电容、存储能量大、极长的使用寿命且充电快速等特点。近年来，由于大功率超级电容器在重型机械、电动车、太阳能装置等领域表现较好的发展趋势，很多国家都已把超级电容器作为国家研究的重点项目。
超级电容器主要由电极材料、集流体、隔膜和电解液组成，作为超级电容器的重要组成部分，由溶剂和电解质盐构成的电解质是极为重要的研究领域。水溶液体系电解液是最早应用于超级电容器的电解液，水系电解液的研究主要是对酸性、中性、碱性水溶液的研究，其中最常用的是H2SO4和KOH水溶液。
中国专利CN 103426636 A公开了一种超级电容器用电解液及其制备方法。所述超级电容器用电解液包括丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈，且所述丙基甲基咪唑六氟磷酸盐和噻吩-3-甲腈的质量比为1∶0.001至1∶0.05。这种方法工艺工程复杂，成本较高，本方法工艺步骤简单，原料低廉，电化学性能优异。
三、发明内容
本发明旨在提供一种以偶氮类物质为添加剂的复合电解液及其制备方法，以改善电解液的离子电导性能，降低电解液的内阻，显著提高超级电容器的电化学性能，具有广阔的应用前景。
本发明以偶氮类物质为添加剂的复合电解液是由空白电解液和电解液添加剂组成的复合电解液，其中空白电解液为KOH溶液，添加剂为偶氮类物质；所述复合电解液中KOH的浓度为1-6mol/L，偶氮类物质的浓度为1-10mmol/L，进一步优选为5-10mmol/L。
所述偶氮类物质选自镁试剂Ⅰ、茜素黄、柠檬黄、日落黄、健那绿B或胭脂红。
本发明复合电解液的配制过程如下：
1、称取一定量的KOH，配制100mL 1-6mol/L的KOH溶液；
2、向步骤1配制的KOH溶液中加入偶氮类物质，超声分散1h至完全溶解,静置6h，即可得到复合电解液，复合电解液中偶氮类物质的浓度控制在1-10mmol/L。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明以偶氮类物质为添加剂制备超级电容器用复合电解液，所用含偶氮类物质均为偶氮类染料，原料易得，价格低廉，制备方法简单，工艺操作简便，制得的电解液可以显著提高超电容性能，具有良好的循环寿命和倍率性能。
四、附图说明
图1为活性炭材料在实施例1中配置的电解质水溶液中在不同电流密度下进行充放电测试的充放电图。
图2为活性炭材料在实施例2中配置的电解质水溶液中在不同电流密度下进行充放电测试的充放电图。
图3为活性炭材料在实施例3中配置的电解质水溶液中在不同电流密度下进行充放电测试的充放电图。
图4为活性炭材料在实施例4中配置的电解质水溶液中在不同电流密度下进行充放电测试的充放电图。
五、具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
称取0.0005mol的镁试剂Ⅰ溶于100mL 2mol/L KOH溶液中，超声分散1h至完全溶解，静置6h，得到超级电容器用复合电解液。
实施例2：
称取0.0010mol的镁试剂Ⅰ溶于100mL6mol/L KOH溶液中，超声分散1h至完全溶解，静置6h，得到超级电容器用复合电解液。
实施例3：
称取0.0010mol的茜素黄溶于100mL6mol/L KOH溶液中，超声分散1h至完全溶解，静置6h，得到超级电容器用复合电解液。
实施例4：
称取0.0010mol的茜素黄溶于100mL 1mol/L KOH溶液中，超声分散1h至完全溶解，静置6h，得到超级电容器用复合电解液。
实施例5：
称取0.0010mol的柠檬黄溶于100mL6mol/L KOH溶液中，超声分散1h至完全溶解，静置6h，得到超级电容器用复合电解液。
实施例6：
称取0.0010mol的日落黄溶于100mL6mol/L KOH溶液中，超声分散1h至完全溶解，静置6h，得到超级电容器用复合电解液。
实施例7：
称取0.0010mol的健那绿B溶于100mL6mol/L KOH溶液中，超声分散1h至完全溶解，静置6h，得到超级电容器用复合电解液。
实施例8：
称取0.0010mol的胭脂红溶于100mL6mol/L KOH溶液中，超声分散1h至完全溶解，静置6h，得到超级电容器用复合电解液。
实施例9：
称取0.6mol KOH溶于100mL蒸馏水中，静置6h，得到空白超级电容器用复合电解液。
本发明所述空白电解液溶液的浓度为1～6mol/L，所述操作均在25℃室温条件下。
超级电容器比电容的测试：
以活性炭为电极材料，将市售活性炭材料研磨，过180目筛，按活性炭∶石墨∶聚四氟乙烯乳液的质量比80:15:5的比例，加入少量的无水乙醇混合均匀，均匀涂抹在1cm×1cm的压制好的镍制电极上，在100℃下真空干燥6h，作为工作电极。以Hg/Hg2Cl2电极作为参比电极，以铂电极作为对电极组成三电极体系，以各实施例制备的复合电解液为工作电解液，用CHI660A电化学工作站对其进行恒流充电测试，得到其在不同电流密度下的充电曲线。
以下表1列出了以实施例1-9制备的复合电解液为工作电解液的超级电容器在电流密度为2A/g下的充放电比电容。
表1
由表1可知，由于偶氮类物质在KOH电解液中发生可逆的氧化还原反应，产生赝电容。因此，采用本发明方法制备的电解液可以显著提高超电容性能。本发明的制备方法也很简单，易于操作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种以偶氮类物质为添加剂的复合电解液，其特征在于：
所述复合电解液是由0.0010 mol的茜素黄溶于100 mL 6 mol/L KOH溶液中，超声分散1 h至完全溶解，静置6 h，得到超级电容器用复合电解液。
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