CN110412647B - 电解液体系、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种电解液体系、制备方法及其应用,其中电解液体系包括电解液和增粘型添加剂,所述增粘型添加剂包括:有机溶剂,能溶于水,且所述有机溶剂粘度大于所述电解液;或者离子液体和助溶剂,所述离子液体的粘度大于所述电解液,所述助溶剂用于将所述离子液体和电解液混溶。增粘型添加剂增加电解液的粘度,应用于MEMS电化学地震检波器中,提高MEMS电化学地震检波器的低频性能,扩展其低频工作频带,并在一定程度上减少对流噪声,降低低频频域的噪声水平。
Description
技术领域
本发明涉及电化学及电子器件领域,尤其涉及电解液体系、制备方法及其应用。
背景技术
作为地震仪的主要组成部分,地震检波器是一种用来检测由于地震、火山等自然运动引起的震动信号的传感器,它将被测的机械振动(位移、速度、加速度等)转换为不同的信号形式(光、电信号等),广泛应用于陆地、海洋地震观测、油气勘探、地壳结构分析及核爆监测等领域。与其他类型的地震检波器相比,基于MEMS(微机电结构)的电化学地震检波器由于其良好的低频性能、大工作倾角和制作成本低等优点逐渐被广泛应用,但是MEMS电化学检波器的低频性能(包括低频工作频带、低频噪声和灵敏度等)仍不能满足深部地球物理勘探及海洋地震观测的要求,这时就需要借助其他方法进一步优化检波器的低频性能。
目前优化MEMS电化学地震检波器低频性能的方法主要是针对敏感电极和流道结构进行改进,按电极和流道结构的不同,具体可以分为:平面电极和共面流道结构、体电极和垂直流道结构以及平面电极和垂直流道结构。其中1)平面电极和共面流道结构具有工艺简单,电极可以一体化制作的优点。但此种结构的溶液流道与电极平行,整个电极只能纵向地插入到流道管中,对密封封装造成了一定困难,密封过程中使用环氧胶等,容易产生溶液中的离子被大分子密封胶吸附造成产品失效的问题,而且由于电极面积小,器件灵敏度较低;2)体电极和垂直流道结构具有电极面积大的优点,但是由于加工体电极,需要对硅片进行体加工后制作铂电极,限制了电极的集成,加之工艺的复杂性和多层电极的对齐误差,降低了器件的一致性;3)平面电极和垂直流道结构具有集成度高,密封可靠性高的优点,但是该结构的有效电极面积仅局限于电极孔的边缘部分,导致器件的灵敏度低,另外采用FIB技术加工垂直流道,一次只能加工一个流道孔,效率低,不适于大规模生产。并且遗憾的是,利用这种方法仅能将检波器低频工作频带拓展到一定程度,但仍不能满足深部探测的低频频带要求。
利用力平衡反馈技术也可以达到拓展检波器低频工作频带的目的,但是这不仅会增加系统噪声,而且由于MEMS电化学地震检波器采用的是液体惯性摆体,许多技术不能直接采用,目前仍没有从根本上解决力平衡反馈带来的共振问题,导致检波器输出不稳定。
上述方法虽然都可以在一定程度上优化检波器的低频性能,但是都存在一定的局限性。先前报道的方法中,检波器的电解质溶液体系未被优化,其对检波器低频性能的影响仍没有详细的研究。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种电解液体系、制备方法及其应用,以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
为达到上述目的,作为本发明的一个方面,提供了一种电解液体系,所述电解液体系包括电解液和增粘型添加剂,所述增粘型添加剂包括:
有机溶剂,能溶于水,且所述有机溶剂粘度大于所述电解液;或者
离子液体和助溶剂,所述离子液体的粘度大于所述电解液,所述助溶剂用于将所述离子液体和电解液混溶。
作为本发明的另一个方面,本发明提出了一种电解液体系的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:将所述电解液和增黏性添加剂搅拌混合,得到电解液体系。
作为本发明的再一个方面,本发明提出了一种电解液体系在电化学加速度计中的应用,尤其是在电化学地震检波器中的应用。
作为本发明的再一个方面,本发明提出了一种电化学地震检波器,所述电化学地震检波器包括:
有机玻璃管;
两橡胶膜,分别密封于所述有机玻璃管的两端,形成封闭的储液腔,储液腔内储存有所述电解液体系;
敏感电极,固定于所述有机玻璃管内,所述敏感电极包括两对相同的阴极和阳极,组成阳极-阴极-阴极-阳极的电极排布,所述敏感电极的电极面与有机玻璃管的轴向垂直;以及
多个流道,沿所述有机玻璃管轴向贯穿所述敏感电极,用于供所述电解液体系流动。
从上述技术方案可以看出,本发明的电解液体系、制备方法及其应用至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分:
(1)本发明提供的电解液体系,通过在电解液中添加增粘型添加剂来增大电解液体系的整体粘度,扩展了检波器的低频工作频带,一定程度上减少了对流噪声,降低了低频频域的噪声水平;
(2)将电解液体系应用到电化学地震检波器中,提高了其低频性能。
附图说明
图1是MEMS电化学地震检波器结构图;
图2是电解液体系中活性离子分布示意图,其中,(a)是无外界加速度影响的活性离子分布示意图;(b)是有外界加速度影响的活性离子分布示意图。
上述附图中,附图标记含义如下:
100-检波器机体;101-外壳;102-橡胶模;103-有机玻璃管;104-弹簧;105-框架;200-电解液体系;300-敏感电极;301-阴极;302-阳极;303-绝缘层;304-活性离子。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明作进一步的详细说明。
为了对电化学地震检波器的低频性能(包括低频工作频带和低频噪声等)进一步优化,本发明提出了一种电解液体系、制备方法和应用其的MEMS电化学加速度计,尤其是应用其的MEMS电化学地震检波器。
电解液作为惯性质量,将外部振动信号转换成电信号,电化学地震检波器的电解液性质在一定程度上决定了检波器的性能,其粘度可以影响活性离子的扩散能力以及电解液流动所产生的自然对流噪声。本发明中,通过添加增粘型添加剂对电解液的粘度进行优化,从而提高MEMS电化学地震检波器的低频性能。
在本发明的实施例中,MEMS电化学地震检波器包括有机玻璃管;两橡胶膜,分别密封于有机玻璃管的两端,形成封闭的储液腔,储液腔内储存有电解液体系;敏感电极,位于所述储液腔内,与有机玻璃管卡固;包括两对相同的阳极和阴极,组成阳极-阴极-阴极-阳极的电极排布,敏感电极的电极面与有机玻璃管的轴向垂直;
其中敏感电极的多个流孔形成了供所述电解液体系流动的流道。
具体的,敏感电极由两对相同的阴极和阳极组成并浸入电解液体系中,其敏感电极排布为阳极-阴极-阴极-阳极,每个电极之间由绝缘层隔开;从上到下依次是阳极-绝缘层-阴极-绝缘层-阴极-绝缘层-阳极。敏感电极留有供电解液体系流动的流道,电解液体系流动方向为上下流动,当地面运动引起加速度的情况下,电解液体系受外界震动,形成对流引起电极附近离子浓度变化,进而形成电流信号输出。
基于电解液体系的MEMS电化学地震检波器,如图1,MEMS电化学地震检波器还包括检波器机体100,检波器机体100包括外壳101、弹簧104和框架105;两个橡胶膜102的外表面均粘有金属片,金属片上分别连有带螺纹的螺柱,两个橡胶膜102分别通过螺柱螺接于框架105上;框架105置于外壳101内,框架105与外壳101的对应位置分别设置凹槽,弹簧104的两端分别置于两个凹槽内,进而连接为一个整体。
图2为电解液体系对检波器低频性能的影响说明示意图,在MEMS电化学地震检波器中,电解液体系不仅被用作惯性质量,而且还是将机械运动转换为电流的主要因素之一。
电解液选取碘化物和碘单质的混合水溶液,敏感电极300的阳极302和阴极301之间的电压为0.3V,阳极302和阴极301之间发生氧化还原反应产生电流,分别为:接下来,电化学反应产生的电流经过电压电流转换电路差分输出,最终转换为差分电压。
在本发明的一些实施例中,在检波器检测过程中,当外界没有加速度时,该系统建立稳定的活性离子浓度分布,两个阴极周围的活性离子浓度相等,没有电压输出,如图2(a)。当地面运动引起加速度的情况下,电解液体系200受外界震动,形成对流将引起电极附近离子浓度变化,如图2(b),进而形成电流信号输出。
本发明的电解液体系作为惯性质量,将外部振动信号转换成电信号,其粘度的增加降低活性离子的扩散能力,增大流阻,进而降低系统的品质因数Q,以及降低电解液体系流动所产生的自然对流噪声,通过增加电解液体系的粘度拓展检波器的低频工作频带并减少低频噪声。
本发明通过在电解液中添加增粘型添加剂,提高了电解液的粘度,改善了电解液体系中活性离子的扩散能力。在本发明的优选实施例中,电解液体系的粘度为0.8×10-3-3.033×10-3Pa·s。
在本发明的一些实施例中,增粘型添加剂为有机溶剂,具有水溶性和增粘性。优选的,有机溶剂包括含有羟基的醇或酚、含有醛基的醛、含有羧基的羧酸以及含有氨基的有机物;优选的,低级的醇、醛、羧酸都可以作为本发明的有机溶剂使用。另外低级的多元酸、多元醇或者多元酯也可以作为本发明的有机溶剂使用。其中低级的醇、醛、羧酸以及低级的多元酸、多元醇或者多元酯为含碳原子数小于10的醇、醛、羧酸以及含碳原子数小于10的多元酸、多元醇或者多元酯。优选的,但不局限于此,选用乙醇、丙三醇或者1,4-丁内酯做为本发明的有机溶剂。
在本发明的优选实施例中,增粘型添加剂为有机溶剂甘油,通过在电解液中滴加不同体积比的甘油(丙三醇)形成,其中甘油不参与电极反应,仅用来改变电解液粘度。丙三醇是无色味甜澄明粘稠液体,无臭,有暖甜味,俗称甘油,相对密度1.26362,熔点17.8℃,沸点290.0℃(分解),可用作增粘型添加剂。
其中甘油作为有机溶剂,其甘油最大添加量为占电解液体系总体积的33.3%。
有机溶剂甘油与水可以任意比例混溶,甘油的添加比例越大,其电解液体系的粘度越大,检波器工作频带越向低频拓展,但是甘油的添加比例越大,整体电解液体系的粘度越大,也会导致检波器的中频灵敏度不断降低。综合,甘油添加体积为电解液体系总体积的0-33.3%。
在本发明的优选实施例中,选取1,4-丁内酯,又称γ-丁内酯,4-羟基丁酸内酯,其结构如式1所示,作为本发明的有机溶剂。1,4-丁内酯是一种无色油状液体。具有熔点低,沸点高、常温下难挥发的特点,操作安全易控,且是一种质子型强力溶剂,可溶解大多数低分子聚合物及部分高分子聚合物,可溶于检波器所用电解液,并调节检波器所用电解液的粘度。
在本发明的一些实施例中,增粘型添加剂为离子液体和助溶剂,其中,离子液体为完全由离子组成的液体,是低温(<100℃)下呈液态的盐,也称为低温熔融盐,由有机阳离子和无机阴离子所组成。
本发明的离子液体,其结构具有可调节性,通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性,并且其酸度可调至超酸。本发明的离子液体的物理、化学性质可以通过变换阴离子或者阳离子的结构来实现改变,可适用性广。
本发明选用离子液体,只要不阻止当前电极氧化还原反应均可选用,优选的离子液体具有的特性为:具有较好的物理、化学稳定性,较宽的热稳定温度范围;无蒸汽压,几乎不挥发,无色、无嗅;具有不燃烧性,传热性,流动性;具有低熔点,呈液态温度范围大,具有较大的稳定温度范围;电化学稳定性高,具有宽的电化学稳定电位窗口,良好的离子导电性;具有良好的溶解特性,对很多无机物和有机物都表现出良好的溶解能力;电导率高,在10-2~10-1S/m数量级;
由于离子液体的结构对其粘度也有很大影响,与传统有机溶剂相比,离子液体的粘度一般高出1~3个数量级。
在本发明的一些实施例中,离子液体的阳离子可以选取烷基季铵离子、烷基季磷离子、烷基取代的吡啶阳离子、烷基取代的咪唑阳离子,包括N,N-二烷基取代[R1R2im]+离子和2或4位亦被取代的[R1R2R3im]+、烷基锍阳离子;优选的,选取烷基取代的咪唑阳离子;
离子液体的阴离子可以选取[BF4]-、[PF6]-、[SbF6]-、[ZnCl3]-、[SnCl3]-、[N(C2F5SO2)2]-、[C(CF3SO2)3]-、[CF3CO2]-、[CF3SO3]-、[CH3SO3]-等,这类阴离子组成的离子液体性质稳定。优选的,选取含活性离子的离子液体,即为离子构成中含有参与电极氧化还原反应离子的离子液体。
在本发明的优选实施例中,选取1-丁基-3-甲基碘化咪唑,其结构如式2所示,烷基咪唑碘盐是较为常用的离子液体,室温中只存在阴阳离子,没有中性分子。与传统有机溶剂相比,离子液体的粘度一般高出1-3个数量级,通过向电解液体系中添加离子液体,增加电解液的粘度,从而扩展检波器的工作频带,并在一定程度上减少对流噪声,降低低频频域的噪声水平。
在本发明的优选实施例中,离子液体体积占电解液体系总体积的0-10%。
在本发明的一些实施例中,采用的助溶剂为将离子液体和电解液水溶液混溶;优选的,其助溶剂具有溶解性强,电性能及稳定性好,使用安全的特点。
在本发明的一些实施例中,采用的助溶剂包括含有羟基的醇或酚、含有醛基的醛、含有羧基的羧酸以及含有氨基的有机物;优选的,低级的醇、醛、羧酸都可以作为本发明的助溶剂使用。另外低级的多元酸、多元醇或者多元酯也可以作为本发明的助溶剂使用,其中低级的多元酸、多元醇或者多元酯为含碳原子数小于10的多元酸、多元醇或者多元酯。优选的,但不局限于此,选用乙醇或者1,4-丁内酯做为本发明的助溶剂。
在本发明的优选实施例中,选取1,4-丁内酯,作为本发明的助溶剂。1,4-丁内酯是一种无色油状液体。具有熔点低常温下是液态、沸点高常温下难挥发的特点,作为助溶剂使用安全,操作易控;可使离子液体和电解液混溶,无电解质析出,且也无颗粒物质析出,通过调节离子液体和电解液的溶解能力,改变电解液体系粘度。在本发明的一些实施例中,离子液体添加入电解液中,提高电解液的粘度,而单纯向电解液中添加离子液体,会出现不互溶或者有颗粒物质析出的现象,而助溶剂的添加改善两者的溶解性,防止颗粒物质析出。助溶剂没有固定含量要求,根据所需电解液体系粘度、电导率以及电解液中电解质浓度要求调配即可。以1,4-丁内酯为例,其用量可占电解液体系总体积的0-70%。
在本发明的一些实施例中,电解液采用可逆氧化还原的电解质。具体包括碘化物和碘单质的混合水溶液、溴化物和溴单质的混合水溶液、铁氰化物和亚铁氰化物的混合水溶液或者含有铁离子和亚铁离子的混合水溶液。
在本发明的优选实施例中,电解液采用碘化物和碘单质的混合水溶液,碘单质的浓度为0.0025-0.08mol/L,碘化物浓度为2-4mol/L,但不仅限于这个范围;优选的,其中碘化物的浓度为碘单质的浓度的50-200倍。
以下通过具体实施例来对本发明的电解液体系做进一步说明。
电解液体系配置方法:
1、电解液制备方法:称取相应的碘化钾和碘单质;
将碘化钾溶于去离子水中,玻璃棒搅拌至完全溶解;
然后将碘单质溶于碘化钾水溶液中,用玻璃棒搅拌至完全溶解,再添加去离子水定容即可,得到电解液。
先用去离子水溶解碘化钾,再用碘化钾水溶液溶解碘单质,这样操作是因为碘单质在水中的溶解度很小,但在碘化钾或者其他碘化物溶液中溶解度可明显增大。
2、有机溶剂作为增粘型添加剂的电解液体系:称取相应的碘化钾和碘单质;将碘化钾溶于去离子水中,玻璃棒搅拌至完全溶解;
然后将碘单质溶于碘化钾水溶液中,用玻璃棒搅拌至完全溶解,添加有机溶剂,用玻璃棒搅拌至完全溶解,最后添加去离子水定容即可,得到有机溶剂作为增粘型添加剂的电解液体系;
3、离子液体和助溶剂作为增粘型添加剂的电解液体系:称取相应的碘化钾和碘单质;将碘化钾溶于去离子水中,玻璃棒搅拌至完全溶解;
然后将碘单质溶于碘化钾水溶液中,用玻璃棒搅拌至完全溶解,添加离子液体,搅拌混合,然后在含有离子液体的电解液中导入助溶剂,搅拌混合;最后添加去离子水定容即可,得到离子液体和助溶剂作为增粘型添加剂的电解液体系。
性能测试方法:
(1)粘度
采用平氏粘度计、秒表、温度计、试管架、浮式密度计、水浴锅进行测试。
首先用浮式密度计测溶液密度,再用平氏粘度计测试,测量4组求平均值,计算后得到电解液体系粘度。其中水浴锅用来控制电解液体系处于稳定温度下,本实施例中控制温度为25℃。
(2)基于电解液体系的检波器的幅频特性
MEMS电化学地震检波器的幅频特性采用标准信号源法对器件进行测试。利用信号发生器产生标准正弦信号,施加到激励线圈上,驱动连接在电化学地震检波器可动框架上的磁铁运动,引起橡胶膜及电解液的运动,该方法可以测到很低的频带。
(3)基于电解液体系的检波器的噪声测试
在噪声测试实验中,将基于电解液体系的检波器同时采集自噪声和环境噪声,记录夜晚安静时间段的噪声数据并进行归一化处理。
实施例1:
电解液为0.02mol/L的碘单质和2mol/L的碘化钾混合溶液;
有机溶剂为甘油;
其中甘油体积占电解液体系总体积的10%。
结果:
实施例1中电解液体系的粘度为1.140×10-3Pa·s(25℃);
基于实施例1电解液体系的检波器的幅频特性中,低频截止频率为0.5Hz;
基于实施例1电解液体系的检波器的噪声:在0.01Hz的频率点,噪声水平为-61.86dB。
实施例2:
电解液为0.02mol/L的碘单质和2mol/L的碘化钾混合溶液;
有机溶剂为甘油;
其中甘油体积占电解液总体积的33%。
结果:
实施例2中电解液体系的粘度为3.033×10-3Pa·s(25℃)。
基于实施例2电解液体系的检波器的幅频特性中,低频截止频率为0.13Hz;
基于实施例2电解液体系的检波器的噪声:在0.01Hz的频率点,噪声水平为-73.84dB。
实施例3:
电解液中电解质分别为碘单质和碘化钾,其中碘单质的浓度为0.02mol/L,碘离子的浓度为2mol/L;
离子液体为:1-丁基-3-甲基碘化咪唑,添加量为1mL;
助溶剂为1,4-丁内酯,添加的量为30mL;
电解液体系总体积60ml。
配置方法:离子液体1-丁基-3-甲基碘化咪唑1mL,考虑离子液体所提供的碘离子含量,根据所选离子液体的密度1.3g/cm3(25℃)、纯度(95%)和分子量(266.12)可以计算出1mL离子液体含碘离子为0.00464mol;60ml总体积,所以碘化钾称取为19.1496g;碘单质称取为0.3048g。
称取碘化钾19.1496g,不断倒入去离子水,用玻璃棒搅拌溶解至完全溶解即可;
然后量取碘单质0.3048g,加入碘化钾溶液中,用玻璃棒搅拌至完全溶解;
向碘化钾-碘单质水溶液中滴加1ml离子液体,搅拌混合;
然后导入30ml的1,4-丁内酯,搅拌混合,至溶液完全溶解;
继续添加去离子水,至溶液总体积达到60ml即可
结果:
实施例3中电解液体系的粘度1.689×10-3Pa·s。
基于实施例3电解液体系的检波器的幅频特性中,低频截止频率为0.2Hz;
频带测试结果显示,MEMS电化学地震检波器输出的的幅频特性曲线中频部分下压,频带拓宽,低频截止频率拓展到0.2Hz。
对比例1:
电解液为0.02mol/L的碘单质和2mol/L的碘化钾混合溶液。
结果:
对比例1中电解液体系的粘度为0.823×10-3Pa·s(25℃);
基于对比例1电解液体系的检波器的幅频特性中,低频截止频率为0.7Hz;
基于对比例1电解液体系的检波器的噪声:在0.01Hz的频率点,噪声水平为-39.45dB。
对比例2
电解液为0.0267mol/L的碘单质和2.667mol/L的碘化钾混合溶液共45ml;
离子液体1-丁基-3-甲基碘化咪唑1mL。
配置方法:向浓度为0.0267mol/L的碘单质和2.667mol/L的碘化钾混合溶液中添加1ml的1-丁基-3-甲基碘化咪唑,用玻璃棒搅拌。
结果:
对比例2中出现紫色颗粒物质析出;离子液体不能与电解液互溶。
结论:
(1)离子液体和助溶剂作为增粘型添加剂,增大了电解液的粘度,使电解液体系应用到MEMS电化学地震检波器中,其频带测试结果显示,MEMS电化学地震检波器输出的的幅频特性曲线中频部分下压,频带拓宽,低频截止频率从0.7Hz拓展到0.2Hz;
(2)有机溶剂作为增粘型添加剂,增大了电解液粘度,使电解液体系应用到MEMS电化学地震检波器中,频带测试结果显示,MEMS电化学地震检波器输出的幅频特性曲线的频带拓宽,低频截止频率从0.7Hz(0%甘油)拓展到0.5Hz(10%甘油)和0.13Hz(33%甘油);
噪声测试结果显示,电解液体系的MEMS电化学地震检波器比原仅含有电解液的MEMS电化学地震检波器的噪声水平在低频范围内噪声降低了15-40dB(从长周期地震学角度来讲,本发明的低频指小于等于0.1Hz频率范围),在0.01Hz的频率点,噪声水平从-39.45dB(0%甘油)降低到-61.86dB(10%甘油)和-73.84dB(33%甘油)。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电化学地震检波器的电解液体系,其特征在于,包括电解液和增粘型添加剂,所述增粘型添加剂包括:
有机溶剂,能溶于水,且所述有机溶剂粘度大于所述电解液,其中,所述有机溶剂包括乙醇、丙三醇或者1,4-丁内酯;或者
离子液体和助溶剂,所述离子液体的粘度大于所述电解液,所述助溶剂用于将所述离子液体和电解液混溶;其中,所述助溶剂包括1,4-丁内酯,所述离子液体包括1-丁基-3-甲基碘化咪唑;所述1-丁基-3-甲基碘化咪唑占所述电解液体系总体积的0-10%,所述1,4-丁内酯占所述电解液体系总体积的0-70%;
其中,所述电解液包括碘化物和碘单质的混合水溶液、溴化物和溴单质的混合水溶液、铁氰化物和亚铁氰化物的混合水溶液或者含有铁离子和亚铁离子的混合水溶液;
其中,所述增粘型添加剂使所述电解液体系的活性离子的扩散能力降低,提高MEMS电化学地震检波器的低频性能。
2.根据权利要求1所述的电解液体系,其特征在于,所述电解液体系的粘度为0.8×10-3 -3.033×10-3 Pa·s。
3.根据权利要求1所述的电解液体系,其特征在于,所述有机溶剂包括丙三醇,其丙三醇添加体积为所述电解液体系总体积的0-33.3%。
4.根据权利要求1所述的电解液体系,其特征在于,所述电解液包括碘化物和碘单质的混合水溶液,碘单质的浓度为0.0025-0.08 mol/L,碘化物浓度为2-4 mol/L。
5.根据权利要求1所述的电解液体系,其特征在于,所述电解液中碘化物的浓度为碘单质的浓度的50-200倍。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的电解液体系的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将所述电解液和增粘型添加剂搅拌混合,得到电解液体系。
7.一种如权利要求1至5任一项所述的电解液体系在电化学加速度计中的应用。
8.如权利要求7所述的应用,其特征在于,所述电化学加速度计为电化学地震检波器。
9.一种电化学地震检波器,其特征在于,所述电化学地震检波器包括:
有机玻璃管;
两橡胶膜,分别密封于所述有机玻璃管的两端,形成封闭的储液腔,储液腔内储存有如权利要求1至5任一项所述的电解液体系;
敏感电极,固定于所述有机玻璃管内,所述敏感电极包括两对相同的阴极和阳极,组成阳极-阴极-阴极-阳极的电极排布,所述敏感电极的电极面与有机玻璃管的轴向垂直;以及
多个流道,沿所述有机玻璃管轴向贯穿所述敏感电极,用于供所述电解液体系流动。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101228259A (zh) * | 2005-07-22 | 2008-07-23 | 荷兰联合利华有限公司 | 清洁组合物 |
JP2011129352A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Nissan Motor Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
KR20170019572A (ko) * | 2015-08-12 | 2017-02-22 | 상명대학교서울산학협력단 | 난연성을 갖는 리튬이차전지의 전해액 및 그 제조방법 |
CN106597527A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-04-26 | 中国科学院电子学研究所 | 一体化三轴电化学地震检波器及其检测方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9300409B1 (en) * | 2011-08-01 | 2016-03-29 | eentec, LLC | Rotational electrochemical seismometer using magnetohydrodynamic technology and related methods |
TWI486309B (zh) * | 2012-05-31 | 2015-06-01 | China Petrochemical Dev Corp Taipei Taiwan | A lithium battery having an electrolyte solution containing an ionic liquid |
US20160097641A1 (en) * | 2014-10-03 | 2016-04-07 | Lenore L. Dai | Sensors Including Ionic Liquids and Methods of Making and Using the Same |
-
2019
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101228259A (zh) * | 2005-07-22 | 2008-07-23 | 荷兰联合利华有限公司 | 清洁组合物 |
JP2011129352A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Nissan Motor Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
KR20170019572A (ko) * | 2015-08-12 | 2017-02-22 | 상명대학교서울산학협력단 | 난연성을 갖는 리튬이차전지의 전해액 및 그 제조방법 |
CN106597527A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-04-26 | 中国科学院电子学研究所 | 一体化三轴电化学地震检波器及其检测方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
TEMPERATURE EFFECTS ON CHARACTERISTICS OF MEMS BASED ELECTROCHEMICAL SEISMIC SENSORS FOR LINEAR MOTION DETECTING;T. Deng et al.;《IEEE》;20151231;第1140-1142页 * |
杨燕珍.染料敏化太阳电池电解质材料的制备与性能研究.《中国博士学位论文全文数据库 工程科技II辑》.2014,(第04期), * |
染料敏化太阳电池电解质材料的制备与性能研究;杨燕珍;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20140415(第04期);第13、49、61页 * |
Also Published As
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