CN105304353A - 一种三元混合型离子液体电解液及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三元混合型离子液体电解液及其制备方法和应用。将四乙基四氟硼酸铵和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，按摩尔比0.02-0.06:1混合，在氮气保护下，室温搅拌40-50h，配成混合液，真空干燥，使含水量小于0.06％，得C8H20BF4N/[Bmim]BF4混合液。以C8H20BF4N/[Bmim]BF4为溶质，以碳酸丙烯酯为溶剂，配制成0.5-1.5mol·L–1的电解液。本发明的三元混合型离子液体电解液，具有电化学窗口宽阔、电导率较高、内阻较小等优点，并且制备方法简单，与商用电解液比较，该混合电解液价格更低廉，性能更为突出，在作为超级电容器电解液应用方面有着较大的潜力。

Description

一种三元混合型离子液体电解液及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电解液制备技术领域，具体涉及一种三元混合型离子液体电解液及其制备方法。
背景技术
离子液体以其优良的物理化学性质，作为理想的“绿色”溶剂、新型反应介质和“软”功能材料，已成为多学科交叉的、最活跃的绿色化学前沿研究领域之一。离子液体具有电化学窗口宽阔，化学稳定性好，不挥发，易储存和可循环使用等优点，使其在电化学研究领域具有极高的应用潜力。虽然离子液体基超级电容器表现出诸多优点，但其缺点是不能与活性炭材料很好的浸润，同时较高的粘度也降低了其电导率，使得这一类电解液的比电容较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种与活性炭材料能够很好的浸润，同时具有较高电导率的三元混合型离子液体电解液。
本发明的另一目的还在于提供一种三元混合型离子液体电解液的制备方法。
本发明采用的技术方案是：一种三元混合型离子液体电解液，由电解质盐、离子液体和有机溶剂组成。
优选的，所述的电解质盐是四乙基四氟硼酸铵(C8H20BF4N)。
优选的，所述的离子液体是1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([Bmim]BF4)。
优选的，所述的有机溶剂是碳酸丙烯酯。
优选的，按摩尔比，电解质盐：离子液体＝0.02-0.06:1。
优选的，以电解质盐和离子液体的混合液为溶质，以有机溶剂为溶剂，配成浓度为0.5-1.5mol·L–1电解液。
一种三元混合型离子液体电解液的制备方法，包括如下步骤：
1)将四乙基四氟硼酸铵和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，按摩尔比0.02-0.06:1混合，在氮气保护下，室温搅拌40-50h，配成混合液，真空干燥，使含水量小于0.06％，得C8H20BF4N/[Bmim]BF4混合液。
2)以C8H20BF4N/[Bmim]BF4为溶质，以碳酸丙烯酯为溶剂，配制成0.5-1.5mol·L–1的电解液。
本发明的有益效果是：
1.本发明的三元混合型离子液体电解液，具有电化学窗口宽阔、电导率较高、内阻较小等优点，并且制备方法简单，与商用电解液比较，该混合电解液价格更低廉，性能更为突出，在作为超级电容器电解液应用方面有着较大的潜力。
2.本发明，将离子液体、四氟硼酸四乙基铵和有机溶剂混合而形成的三元体系，不仅解决了离子液体与活性炭材料浸润的问题，有机溶剂的加入，还大幅降低了离子液体的粘度，提高了电导率，进而提高了电解液的比电容，总体增强了电解液的电化学性能。
附图说明
图1为三元混合型离子液体电解液超级电容器的循环伏安图。
图2为三元混合型离子液体电解液超级电容器的恒流充放电图。
图3为三元混合型离子液体电解液超级电容器的交流阻抗图。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1三元混合型离子液体电解液的制备
1.将四乙基四氟硼酸铵(C8H20BF4N)和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([Bmim]BF4)，分别真空干燥48h。按四乙基四氟硼酸铵(C8H20BF4N)和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([Bmim]BF4)的摩尔比为0.02:1，称量一定量的[Bmim]BF4和C8H20BF4N，室温搅拌48h，配成C8H20BF4N/[Bmim]BF4混合液。将C8H20BF4N/[Bmim]BF4混合液，在80℃下真空干燥，用封口膜密封，再移至保干器中备用。所有配置过程均在氮气氛围下的手套箱中进行。C8H20BF4N/[Bmim]BF4混合液经卡尔费休水分仪(ET-08)测定，产物含水量小于0.06％。
2.以C8H20BF4N/[Bmim]BF4为溶质，以碳酸丙烯酯为溶剂，配成1mol·L–1的三元混合型离子液体电解液。
实施例2三元混合型离子液体电解液的制备
1.将四乙基四氟硼酸铵(C8H20BF4N)和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([Bmim]BF4)，分别真空干燥48h。按四乙基四氟硼酸铵(C8H20BF4N)和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([Bmim]BF4)的摩尔比为0.04:1，称量一定量的[Bmim]BF4和C8H20BF4N，室温搅拌48h，配成C8H20BF4N/[Bmim]BF4混合液。将C8H20BF4N/[Bmim]BF4混合液，在80℃下真空干燥，用封口膜密封，再移至保干器中备用。所有配置过程均在氮气氛围下的手套箱中进行。C8H20BF4N/[Bmim]BF4混合液经卡尔费休水分仪(ET-08)测定，产物含水量小于0.06％。
2.以C8H20BF4N/[Bmim]BF4为溶质，以碳酸丙烯酯为溶剂，配成1mol·L–1的三元混合型离子液体电解液。
实施例3三元混合型离子液体电解液的制备
1.将四乙基四氟硼酸铵(C8H20BF4N)和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([Bmim]BF4)，分别真空干燥48h。按四乙基四氟硼酸铵(C8H20BF4N)和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([Bmim]BF4)的摩尔比为0.06:1，称量一定量的[Bmim]BF4和C8H20BF4N，室温搅拌48h，配成C8H20BF4N/[Bmim]BF4混合液。将C8H20BF4N/[Bmim]BF4混合液，在80℃下真空干燥，用封口膜密封，再移至保干器中备用。所有配置过程均在氮气氛围下的手套箱中进行。C8H20BF4N/[Bmim]BF4混合液经卡尔费休水分仪(ET-08)测定，产物含水量小于0.06％。
2.以C8H20BF4N/[Bmim]BF4为溶质，以碳酸丙烯酯为溶剂，配成1mol·L–1的三元混合型离子液体电解液。
实施例4三元混合型离子液体电解液的应用
卷芯型超级电容器的组装：将活性炭材料制成的浆料涂在铝箔集流体上，30MPa下压成电极片，用作正、负电极(正极：87mm×12.5mm×110μm，负极：70mm×12.5mm×80μm)。单面除炭，钉上铝引线，极片按顺序叠在一起，紧紧缠好后做成卷芯，130℃下真空干燥16h。将制成的卷芯移至手套箱，装入电解池中，加注适量实施例1-3制备的三元混合型离子液体电解液，真空下浸润5min后装入铝壳中，封口后组装成卷芯型超级电容器。实验结果如表1所示。
表1三元混合型电解液在充放电时的电化学性能参数
由表1可见，C8H20BF4N和[Bmim]BF4按摩尔比0.02:1作为电解质与碳酸丙烯酯组成的三元混合电解液具有更高的能量密度、功率密度、工作比电容和更好的充放电效率。

Claims (9)

1.一种三元混合型离子液体电解液，其特征在于，由电解质盐、离子液体和有机溶剂组成。
2.根据权利要求1所述的一种三元混合型离子液体电解液，其特征在于，所述的电解质盐是四乙基四氟硼酸铵。
3.根据权利要求1所述的一种三元混合型离子液体电解液，其特征在于，所述的离子液体是1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体。
4.根据权利要求1所述的一种三元混合型离子液体电解液，其特征在于，所述的有机溶剂是碳酸丙烯酯。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种三元混合型离子液体电解液，其特征在于，按摩尔比，电解质盐：离子液体＝0.02-0.06:1。
6.根据权利要求5所述的一种三元混合型离子液体电解液，其特征在于，以电解质盐和离子液体的混合液为溶质，以有机溶剂为溶剂，配成浓度为0.5-1.5mol·L–1的电解液。
7.一种三元混合型离子液体电解液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将四乙基四氟硼酸铵和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，按摩尔比0.02-0.06:1混合，在氮气保护下，室温搅拌40-50h，配成混合液，真空干燥，使含水量小于0.06％，得C8H20BF4N/[Bmim]BF4混合液；
2)以C8H20BF4N/[Bmim]BF4为溶质，以碳酸丙烯酯为溶剂，配制成0.5-1.5mol·L–1的电解液。
8.权利要求1所述的三元混合型离子液体电解液在制备超级电容器中的应用。
9.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：将活性炭材料制成的正、负电极片置于权利要求1所述的三元混合型离子液体电解液中，真空下浸润5-10min。
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