CN105023765B - 一种超级电容器用氧化还原型复合电解液 - Google Patents
一种超级电容器用氧化还原型复合电解液 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105023765B CN105023765B CN201510501320.XA CN201510501320A CN105023765B CN 105023765 B CN105023765 B CN 105023765B CN 201510501320 A CN201510501320 A CN 201510501320A CN 105023765 B CN105023765 B CN 105023765B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrolyte
- electrode
- composite electrolyte
- sulfonic acid
- morin
- 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.)
- Active
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims abstract 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 14
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 claims description 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 5
- GUEIZVNYDFNHJU-UHFFFAOYSA-N quinizarin Chemical compound O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C(O)=CC=C2O GUEIZVNYDFNHJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000007708 morin Nutrition 0.000 abstract description 15
- YXOLAZRVSSWPPT-UHFFFAOYSA-N Morin Chemical group OC1=CC(O)=CC=C1C1=C(O)C(=O)C2=C(O)C=C(O)C=C2O1 YXOLAZRVSSWPPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- UXOUKMQIEVGVLY-UHFFFAOYSA-N morin Natural products OC1=CC(O)=CC(C2=C(C(=O)C3=C(O)C=C(O)C=C3O2)O)=C1 UXOUKMQIEVGVLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 4
- CCQSBGJULPBARL-UHFFFAOYSA-N 1,4-dihydroxy-9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C(O)=C(S(O)(=O)=O)C=C2O CCQSBGJULPBARL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 abstract 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 abstract 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VBHKTXLEJZIDJF-UHFFFAOYSA-N quinalizarin Chemical compound C1=CC(O)=C2C(=O)C3=C(O)C(O)=CC=C3C(=O)C2=C1O VBHKTXLEJZIDJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 5
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 5
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 1,2-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC=C1N GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000000686 essence Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000009967 tasteless effect Effects 0.000 description 1
- UUUGYDOQQLOJQA-UHFFFAOYSA-L vanadyl sulfate Chemical compound [V+2]=O.[O-]S([O-])(=O)=O UUUGYDOQQLOJQA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000352 vanadyl sulfate Inorganic materials 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
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明公开了一种超级电容器用氧化还原型复合电解液，是由空白电解液和电解液活性剂复配后形成的复合电解液，所述空白电解液为H2SO4溶液，所述电解液活性剂为桑色素或醌茜素磺酸。本发明利用桑色素或醌茜素磺酸为新型氧化还原型电解液活性剂，与H2SO4溶液形成复合电解液，能够显著提高超级电容器的电化学性能。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种超级电容器用氧化还原型复合电解液，是以桑色素或醌茜素磺酸为电解液活性剂，与H2SO4溶液形成的复合电解液，属于超级电容器电解液的活性剂领域
二、背景技术
超级电容器(supercapacitors)作为一种新型的储能器件，具有高功率、自身寿命和循环寿命长、充放电速度快、效率高、对环境无污染、使用温度范围宽和安全性高等特点，成为新能源领域的应用热点。为了提升超级电容器的电化学性能，通常可以调控电极材料的类型和用量，亦可以通过调控电解液的类型和用量来改变超级电容器的性能。目前，科学家们主要集中在炭电极材料的调控与优化领域，而对于电解液方面的研究较少。
电解液是具有离子导电性的溶液，为超级电容器的正常工作提供离子，是电容器中关键的组成部分之一。理想的电解液应具备以下特点：(1)电导率要高。(2)电解液本身不应该与电极材料发生化学或电化学反应，且有较高的分解电压。(3)使用温度范围要宽，至少要在-25～70℃的温度范围内均能够稳定工作。(4)对环境污染小，最好是无毒、无味、不易燃烧、配比简单、价格低廉。根据电解液形态不同可将其分为：液态、固体、凝胶电解质三类。
为了进一步提升超级电容器性能的要求，科学家围绕着电解液开展研究，当前的研究主要集中在电解液中的溶剂和电解质方面。电解液中的添加剂方面主要研究领域集中在电解液H2SO4中添加KI、KBr、VOSO4、氢醌、亚甲基蓝、木质素磺酸盐等；电解液KOH中添加K4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6、对苯二胺、邻苯二胺等。就电解液H2SO4中添加剂而言，主要集中在含有羟基的氢醌领域，其在充放电过程中的作用过程如下：
桑色素为无色或淡黄色结晶粉末(结构式如下)，可以溶于H2SO4溶液，常用于金属离子的荧光指示剂。在超级电容器的充放电过程中，由于该物质含有5个羟基，可以得失5个电子，显著大于传统的氧化还原助剂(如氢醌的2个电子)，从而能够大幅度提升超级电容器的电化学性能(特别是增大比电容值)。
此外，醌茜素磺酸为橙红色粉末(结构式如下)，可以溶于H2SO4溶液，常用于金属离子的荧光指示剂。在超级电容器的充放电过程中，由于该物质含有4个羟基，可以得失4个电子，明显大于传统的氧化还原助剂(如氢醌的2个电子)，从而有效提升超级电容器的电化学性能(特别是增大比电容值)。
目前，就超级电容器的氧化还原型电解液的活性剂而言，鲜有报道。该发明涉及的桑色素(或醌茜素磺酸)型电解液活性剂具有廉价易得、稳定性强等特点。
三、发明内容
本发明旨在提供一种超级电容器用氧化还原型复合电解液，所要解决的技术问题是通过优化电解液的组成以提高超级电容器的电化学性能。
本发明超级电容器用氧化还原型复合电解液，是由空白电解液和电解液活性剂复配后形成的复合电解液，所述空白电解液为H2SO4溶液，所述电解液活性剂为桑色素或醌茜素磺酸；
复合电解液中电解液活性剂的浓度为0.1-30mmol/L，优选范围0.5-10mmol/L，复合电解液中H2SO4的浓度为1-5mol/L。
电化学性能测试：
在三电极体系中，以铂电极(6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材料∶石墨∶聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，本发明制备的复合电解液为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学测试。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明提出在电化学测试过程中，在H2SO4溶液为电解液中添加桑色素或醌茜素磺酸作为新型氧化还原型电解液活性剂，具有廉价、易得的特点。
2、本发明所得到的复合电解液(H2SO4溶液为电解液、桑色素或醌茜素磺酸作为氧化还原型活性)组装形成超级电容器，具有比电容高、循环性能好等特点。
3、本发明反应周期短，易于操作，对反应条件要求不高，可实现高必能超级电容器的规模化工业生产。
四、附图说明
图1在1mol/L的H2SO4电解液中，分别添加0(也就是未添加电解液活性剂)、0.5mmol/L桑色素、1.5mmol/L桑色素、5mmol/L醌茜素磺酸、10mmol/L醌茜素磺酸作为电解液活性剂，以铂电极为辅助电极、饱和甘汞电极为参比电极，炭材料电极为工作电极，通过三电极体系进行电化学测试，所得到的比电容数值随电流密度的变化曲线。由图1可以看出，在H2SO4电解液中添加适量的桑色素或醌茜素磺酸作为电解液活性剂，可以显著提升超级电容器的电化学性能。
五、具体实施方式
实施例1：
在三电极体系中，以铂电极(6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材料∶石墨∶聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，利用复合电解液为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学测试。
复合电解液为H2SO4和桑色素的混合溶液，其中H2SO4的浓度为1mol/L，桑色素的浓度为0.5mmol/L。
实施例2：
在三电极体系中，以铂电极(6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材料∶石墨∶聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，利用复合电解液为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学测试。
复合电解液为H2SO4和桑色素的混合溶液，其中H2SO4的浓度为1mol/L，桑色素的浓度为1.5mmol/L。
实施例3：
在三电极体系中，以铂电极(6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材料∶石墨∶聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，利用复合电解液为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学测试。
复合电解液为H2SO4和醌茜素磺酸的混合溶液，其中H2SO4的浓度为1mol/L，醌茜素磺酸的浓度为5mmol/L。
实施例4：
在三电极体系中，以铂电极(6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材料∶石墨∶聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，利用复合电解液为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学测试。
复合电解液为H2SO4和醌茜素磺酸的混合溶液，其中H2SO4的浓度为1mol/L，醌茜素磺酸的浓度为10mmol/L。
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)
1.一种超级电容器用氧化还原型复合电解液，其特征在于：是由空白电解液和电解液活性剂复配后形成的复合电解液，所述空白电解液为H2SO4溶液，所述电解液活性剂为醌茜素磺酸；
复合电解液中电解液活性剂的浓度为5-10mmol/L；
复合电解液中H2SO4的浓度为1mol/L。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510501320.XA CN105023765B (zh) | 2015-08-14 | 2015-08-14 | 一种超级电容器用氧化还原型复合电解液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510501320.XA CN105023765B (zh) | 2015-08-14 | 2015-08-14 | 一种超级电容器用氧化还原型复合电解液 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105023765A CN105023765A (zh) | 2015-11-04 |
| CN105023765B true CN105023765B (zh) | 2018-04-20 |
Family
ID=54413656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510501320.XA Active CN105023765B (zh) | 2015-08-14 | 2015-08-14 | 一种超级电容器用氧化还原型复合电解液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105023765B (zh) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103337658B (zh) * | 2013-06-26 | 2017-05-24 | 东莞新能源科技有限公司 | 锂离子电池及其电解液 |
-
2015
- 2015-08-14 CN CN201510501320.XA patent/CN105023765B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105023765A (zh) | 2015-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xiao et al. | Broad temperature adaptability of vanadium redox flow battery—Part 1: Electrolyte research | |
| Chen et al. | V2O5@ CNTs as cathode of aqueous zinc ion battery with high rate and high stability | |
| CN105680048B (zh) | 一种包含氮掺杂石墨烯的正极、其制备方法及采用该正极的锂电池 | |
| CN108123134A (zh) | 一种杂原子掺杂多孔氟化碳材料及其制备方法 | |
| US20180183054A1 (en) | Doped conductive oxides, and improved electrodes for electrochemical energy storage devices based on this material | |
| Kim et al. | A high-temperature tolerance solution for positive electrolyte of vanadium redox flow batteries | |
| CN107482242A (zh) | 一种基于金属有机配合物液流正极的水系单液流电池及其制备方法 | |
| CN104231623B (zh) | 一种金属离子掺杂制备不同形貌氧化石墨烯/聚苯胺复合电极材料的方法 | |
| CN106129456B (zh) | 一种电解液用功能添加剂，长循环锂离子电池电解液及锂离子电池 | |
| JP2016085955A (ja) | フロー電池 | |
| CN108987120A (zh) | 一种通过刻蚀锰参杂氢氧化镍制备超薄多孔硒化镍纳米片阵列的方法 | |
| CN109888392A (zh) | 一种锂电池预锂化的复合电解液及其应用 | |
| CN101533719A (zh) | 高能量密度不对称超级电容器及其制备方法 | |
| CN105098239A (zh) | 一种石墨烯锂离子电池电解液 | |
| CN104505538B (zh) | 一种铅酸蓄电池抑制负极板析氢的电解液添加剂 | |
| CN107768147B (zh) | 一种基于CoFe类普鲁士蓝的长寿命非对称型超级电容器及其制备方法 | |
| Yu et al. | Effects of sodium sulfate as electrolyte additive on electrochemical performance of lead electrode | |
| CN105023765B (zh) | 一种超级电容器用氧化还原型复合电解液 | |
| CN115992357A (zh) | 一种全钒液流电池电解液的制备方法 | |
| CN110085448A (zh) | 具有高能量密度的硫化铜/还原氧化石墨烯复合材料及制备方法 | |
| CN105023764B (zh) | 一种超级电容器用复合电解液 | |
| KR20150009112A (ko) | 슈퍼커패시터 전극 용 그래핀-이온성 액체 복합물의 제조 방법 | |
| CN105428084B (zh) | 一种纳米团絮状钴锰复合氧化物电极材料及其制备方法 | |
| CN108807011A (zh) | 一种超级电容器氧化还原型复合电解液 | |
| CN108206098A (zh) | 一种超级电容器用氧化还原型复合电解液 |
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 |