電源技術(shù)研究與設(shè)計(jì)離子液體在雙電層電容器中的應(yīng)用研究王毅，高德淑，李朝輝，王高軍，劉軍喜，蘇光耀（湘潭大學(xué)化學(xué)學(xué)院，湖南湘潭411105）了活性碳電極雙電層電容器（EDLC），對(duì)電容器的性能進(jìn)行了研宄。結(jié)果表明：EMI.BF4在PC、AN、DMF中均具有較和EMI.BF！/DMF溶液濃度分別為2.7 mol/L時(shí)電導(dǎo)率達(dá)比較大值（20.3mS/cm、66.3mS/cm和35.3mS/cm），對(duì)應(yīng)的電化學(xué)窗口分別為3.7 V.以這3種EMI.BF4/有機(jī)溶劑溶液為電解液的雙電層電容器，在充電后期均未出現(xiàn)因‘離子貧乏效應(yīng)“所導(dǎo)致的電容器電壓急劇升高現(xiàn)象；其中以2.4 mol/LEMI.BF4/AN為電解液的電容器具有比較為優(yōu)良的充放電性能和相對(duì)較高的工作電壓。

　　雙電層電容器（EDLC）可作為各類(lèi)電子產(chǎn)品中的備用電源，特別是與蓄電池組成的電源系統(tǒng)在電動(dòng)車(chē)中展示了巨大的應(yīng)用前景p1q3.電解液的性能是影響電容器性能的關(guān)鍵因素之一，與水溶液電解液相比，有機(jī)電解液電化學(xué)窗口寬，但電導(dǎo)率較低；同時(shí)由于受電解質(zhì)鹽在有機(jī)溶劑中的溶解度限制，導(dǎo)電離子濃度低。電解液電導(dǎo)率低使得電容器的內(nèi)阻增大，大電流工作性能差；導(dǎo)電離子濃度低，在充電后期，易出現(xiàn)迅速增大，電壓急劇上升，嚴(yán)重限制了電容器的工作電壓。

　　為化學(xué)電源及其相關(guān)材料。

　　因而選擇新型電解質(zhì)鹽，開(kāi)發(fā)具有高電導(dǎo)率、電化學(xué)窗口寬、導(dǎo)電離子濃度高的新型電解液，對(duì)提高雙電層電容器的比功率、比能量具有重要的意義。

　　離子液體又稱室溫熔融鹽，是由陰、陽(yáng)離子所構(gòu)成的在室溫或室溫附近呈液態(tài)的物質(zhì)。一些離子液體可同時(shí)具有電導(dǎo)率高、電化學(xué)窗口寬、不揮發(fā)、不燃燒、熱穩(wěn)定性能好等特性。1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（EMI.BF4）是一種電化學(xué)性能優(yōu)良的離子液體，室溫時(shí)電導(dǎo)率為13.8mS/cm，電化學(xué)窗口達(dá)4.2 V，并且可溶解于多種有機(jī)溶劑，目前國(guó)外已有一些將其應(yīng)用于新能源體系電解質(zhì)的研宄報(bào)道。但對(duì)以EMI.BF4為支持電解質(zhì)鹽，溶于有機(jī)溶劑制備的電解液，應(yīng)用于雙電層電容器中，電容器性能狀況的研宄尚未見(jiàn)報(bào)道。本文以EMI.BF4為電解質(zhì)鹽，以乙腈（AN）、碳酸丙烯酯（PC）、二甲基甲酰臌DMF）為溶劑，制備了3種EMI.BF4/有機(jī)溶劑電解液，測(cè)試了其電導(dǎo)率與濃度、溫度的關(guān)系，及其電化學(xué)窗口等電化學(xué)特性。組裝了以活性碳為電極的雙電層電容器，通過(guò)循環(huán)伏安、交流阻抗和充放電實(shí)驗(yàn)等方法，初步探討了EMI.BF'/有機(jī)溶劑電解液在雙電層電容器中的電化學(xué)行為。

　　1實(shí)驗(yàn)部分1.1離子液體emi.bf4的合成9 1-乙基-3-甲基咪唑溴嗡鹽：EMI.Br）的合成取N-甲基咪唑20.0mL溶于100mL甲苯中，轉(zhuǎn)入三口瓶；在強(qiáng)烈攪拌下，將50.0mL溴乙烷緩慢滴加到三口瓶中。

　　加熱保持反應(yīng)瓶中輕微回流，反應(yīng)66冰水浴冷卻，抽濾得白色晶體，用乙酸乙酯、正己烷各洗滌3次，658、0.1MPa真空干燥46.得白色粒狀固體EMI.Br41.5g，產(chǎn)率86%. 1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（EMI.BFJ的合成30.0g溶于100mL蒸餾水中，轉(zhuǎn)入三口瓶。在加熱、攪拌下，緩慢滴加AgBF；至無(wú)黃色溴化銀沉淀生成時(shí)，立即停止滴加。70F下繼續(xù)反應(yīng)4 6，抽濾除去溴化銀，減壓蒸餾除去水后，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、真空干燥。所得產(chǎn)品EMI.BF；為無(wú)色、無(wú)味的透明油狀液體。得產(chǎn)品24.9g，產(chǎn)率80%.置于手套箱中備用。

　　EMI.BF4/有機(jī)溶劑電解液的配制在手套箱中，準(zhǔn)確稱取適量EMI.BF；溶于新蒸餾的碳酸丙烯徉PC）、乙臌AN）、二甲基甲酰臌DMF）中配制成一系列不同濃度的電解液。

　　1.3模擬電容器的制作1.3.1活性炭電極的制備將活性碳、乙炔黑、粘接劑60%PTFE水溶液）按質(zhì)量比10：1：1的混合，加入適量無(wú)水乙醇充分?jǐn)嚢杈鶆?，調(diào)成糊狀漿料。60Q烘至半干，用玻璃棒搟成適宜厚度的薄片，用油壓機(jī)20MPa壓力下壓制在尺寸為2.0cms1.0cm鋁箔上，再在100°C、0.1MPa下真空干燥6 6，制成電極（活性炭載量1.3.2模擬電容器的組裝選取活性炭載量相近的兩片電極，隔膜采用聚丙烯多孔膜，裝入方型聚丙烯殼體，注入適量實(shí)驗(yàn)電解液。電容器的組裝在手套箱中進(jìn)行。

　　1.4測(cè)試電解液的分解電壓測(cè)試采用線性電位掃描法測(cè)定，掃描速率為50mV /Z，工作電極為玻璃碳電極，一根銀線為準(zhǔn)參比電極l.UmA位沉放七。日本：日本電化學(xué)會(huì)，2005.73?77.（上接第469頁(yè)）良好的應(yīng)用前景。