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合成了1-乙基-2,3-二甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)亚胺(EDMITFSI)、1-乙基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐(EDMIBF4)、N,N-二甲基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺(DMPTFSI)、N,N-二甲基吡咯烷鎓四氟硼酸盐(DMPBF4)、N,N-甲基乙基吡咯烷鎓(三氟甲基磺酰)亚胺(EMPTFSI)、N,N-甲基乙基吡咯烷鎓四氟硼酸盐(EMPBF4)六种吡咯烷、咪唑类离子液体。通过核磁及离子色谱确认了结构及纯度并对其进行了微量杂质分析,结果表明合成的离子盐均符合超级电容器电解液质量要求。
实验发现在咪唑类、吡咯烷类离子液体的乙腈体系中可以获得较高的电导率。通过对比TFSI体系及BF4体系电解液的电导率发现以同摩尔浓度进行对比会出现系统偏倚,而以质量浓度进行对比评价更为客观。通过对电解液电导率的研究发现离子盐的乙腈溶液在一定温度条件下,电导与含量呈抛物线关系;在一定浓度条件下,电导与温度呈线性关系;存在一个模型σ=A1×C2+B1×C+B2×C×T+C1×T+C2能较好的反应出吡咯烷、咪唑类离子液体的乙腈基电解液的浓度、温度与电导的相互关系。该模型可用于计算电解液电导率,在-40~40℃范围内模型回收率95%~107%,可以代替实测数据。根据电导模型建立了95%max电导-温度-含量图,优化出电解液配方。
以优化配方的电解液制备成超级电容器,并进行2.7V,100C,20000周及3.0V,100C,15000周循环充放电性能研究,通过对比电容量、内阻、电容下降率及内阻上升率等发现吡咯烷类四氟硼酸盐的乙腈体系电解液性显著优于眯唑类双(三氟甲基磺酰)亚胺体系电解液,其中DMPBF4体系电解液在电容及内阻方面表现突出。本文将经过不同循环条件后的电容器拆解获得芯包浸泡液,对经过电容器芯包浸泡液进行LSV测试,并根据LSV曲线求导得出的di/dV-V作图,发现咯烷类四氟硼酸盐体系的di/dV-V曲线波动性明显小于双(三氟甲基磺酰)亚胺体系,说明咯烷类四氟硼酸盐体系与材料的匹配性更好。本文研究表明,比对电芯浸泡液的氧化还原波动性是一种评价电解液与材料匹配性的新方法。
实验发现在咪唑类、吡咯烷类离子液体的乙腈体系中可以获得较高的电导率。通过对比TFSI体系及BF4体系电解液的电导率发现以同摩尔浓度进行对比会出现系统偏倚,而以质量浓度进行对比评价更为客观。通过对电解液电导率的研究发现离子盐的乙腈溶液在一定温度条件下,电导与含量呈抛物线关系;在一定浓度条件下,电导与温度呈线性关系;存在一个模型σ=A1×C2+B1×C+B2×C×T+C1×T+C2能较好的反应出吡咯烷、咪唑类离子液体的乙腈基电解液的浓度、温度与电导的相互关系。该模型可用于计算电解液电导率,在-40~40℃范围内模型回收率95%~107%,可以代替实测数据。根据电导模型建立了95%max电导-温度-含量图,优化出电解液配方。
以优化配方的电解液制备成超级电容器,并进行2.7V,100C,20000周及3.0V,100C,15000周循环充放电性能研究,通过对比电容量、内阻、电容下降率及内阻上升率等发现吡咯烷类四氟硼酸盐的乙腈体系电解液性显著优于眯唑类双(三氟甲基磺酰)亚胺体系电解液,其中DMPBF4体系电解液在电容及内阻方面表现突出。本文将经过不同循环条件后的电容器拆解获得芯包浸泡液,对经过电容器芯包浸泡液进行LSV测试,并根据LSV曲线求导得出的di/dV-V作图,发现咯烷类四氟硼酸盐体系的di/dV-V曲线波动性明显小于双(三氟甲基磺酰)亚胺体系,说明咯烷类四氟硼酸盐体系与材料的匹配性更好。本文研究表明,比对电芯浸泡液的氧化还原波动性是一种评价电解液与材料匹配性的新方法。