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[摘要]选择适当的有机溶剂配成电解液，研究其在电化学稳定窗口、电导率及充放电性能数据，得出电化学规律。并结合红外光谱、电位窗、电导率等方法和手段对该电解质的合成情况进行检验，以确定化学结构信息，并对电解质与电导率之间的关系、导电机理等进行详细研究。
[关键词]电解质 离子液体 季铵盐 电导率
[中图分类号] TQ151 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-11-52-1
电解液是在电池正、负极之间起传导作用的离子导体，它本身的性能及其与正负极的界面状况很大程度上影响着电池的性能。但是目前，季铵盐电解质在锂（离子）电池和双电层电容器及超电容中的应用目前仍然处于研究阶段，在电池中的应用性能与其它有机电解质相比还有很大差距.
本文针对目前对季铵盐的研究发展现状，通过一段时间的实践探索，深入探求更适宜的合成不对称季铵盐的条件，并对其提纯方法进行改进，以期得到更高纯度的季铵盐电解质，使其性能有所提高。
为了提高电解液的电导率，电池界对新型锂盐和溶剂进行持续深入地研究， 提出了许多改善电池性能和安全性的方法， 而一些添加剂却能够弥补电解液在某些方面的不足，这些添加剂作为一种辅助电解质，增强电解液的电导率。季铵盐以其较高的溶解性和很高的电导率而受到人们的青睐。
1实验部分
1.1一甲基，三正丙基-四氟硼酸季铵盐（TPMA）的合成及提纯
称取三正丙胺溶液11.5g（0.08mol）和碳酸二乙酯7.20g （0.08mol），量取甲醇8mL，将三者混合于160℃加热12小时。取出，移入培养皿，加热蒸发，除去甲醇和未反应的三正丙胺和碳酸二乙酯。将获得的固体溶于蒸馏水中，用四氟硼酸中和，在加热蒸发，除去水分，即得粗产物TPMA。将获得的TPMA粗产物用热甲醇溶解，迅速放入冰中重结晶，抽滤，得到固体。如此反复多次，再用甲醇反复洗涤几次，抽滤，得到固体，在烘箱中干燥，得到较纯TPMA.
1.2一甲基，三乙基-四氟硼酸季铵盐（TEMA）的合成及提纯
称取三乙胺溶液10.0g（0.10mol）和碳酸二乙酯9.0g （0.10mol），量取甲醇8mL，将三者混合于120℃加热12小时。取出，移入培养皿，加热蒸发，除去甲醇和未反应的三乙胺和碳酸二乙酯。将获得的固体溶于蒸馏水中，用四氟硼酸中和，在加热蒸发，除去水分，即得粗产物TEMA。将获得的TEMA粗产物用热甲醇溶解，迅速放入冰中重结晶，抽滤，得到固体。如此反复多次，再用甲醇反复洗涤几次，抽滤，得到固体，在烘箱中干燥，得到较纯TEMA.
1.3 2-丙二醇碳酸酯（PC）的蒸馏
由于使用在双电层电容器中的的溶剂对杂质及水分和氧气都要严格控制其含量，因此必须对PC进行蒸馏，进一步纯化，以得到符合标准纯度的溶剂。在500mL的圆底烧瓶中加入一定量的氢化钙，将250mL的PC倒入圆底烧瓶中，将蒸馏管下部涂抹凡士林与圆底烧瓶相连，上部连接充有氮气的气球。装置见下。冷凝管通入自来水冷却一段时间，使用加热套为圆底烧瓶加热，温度设置为200℃。回流4小时，放出冷凝液，流入玻璃瓶中。当冷凝液全部放出后，停止加热，过一段时间，关闭自来水。在玻璃瓶中加入4A分子筛，进一步除水，封盖保存。
1.4分别将TPMA和TEMA进行电位窗试验。
1.5测定在不同温度下，TPMA和TEMA溶解在PC（1，2-丙二醇碳酸酯）的季铵盐电解液的电导率。
1.6测定在不同温度下，TPMA和TEMA溶解在PC（1，2-丙二醇碳酸酯）和DMC（碳酸二甲酯）的季铵盐电解液的电导率。
1.7测定在不同温度下，TPMA和TEMA溶解在PC（1，2-丙二醇碳酸酯）和DEC（碳酸二乙酯）的季铵盐电解液的电导率。
2结果分析
（1）TPMA的合成成品是白色固体，干燥后为粉末状。TEMA的合成成品白色固体，干燥后比较粘稠。
（2）TPMA的电位窗是在-4.2～2.6V之间。它的氧化电势为2.6V，还原电势为-4.2V，当工作电压大于2.6V或小于-4.2V时，电解质就会发生分解。TEMA的电位窗是在-2.7～3.1V之间。它的氧化电势为3.1V，还原电势为-2.7V，当工作电压大于3.1V或小于-2.7V时，电解质就会发生分解。
（3）试验证明：溶解在PC（1，2-丙二醇碳酸酯）的TPMA季铵盐电解液在同一浓度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。在同一温度下，电解液的电导率基本上随着温度的升高而升高。而TEMA在同一浓度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。在同一温度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。
（4）试验证明：溶解在PC（1，2-丙二醇碳酸酯）和DMC（碳酸二甲酯）的TPMA季铵盐电解液在同一浓度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。在同一温度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。而TEMA在同一浓度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。在同一温度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。
（5）试验证明：溶解在PC（1，2-丙二醇碳酸酯）和DEC（碳酸二乙酯）的TPMA季铵盐电解液在同一浓度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。在同一温度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。而TEMA在同一浓度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。在同一温度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。
3实验总结
综上所述季铵盐TPMA和TEMA用PC，PC和DMC，PC和DEC配成的电解液在同一温度下，随着浓度的增大电导率逐渐增加；在同一浓度下，随着浓度的增大电导率逐渐增加。而且证实出季铵盐TPMA和TEMA在PC的溶解下得到的电导率较高，可以应用到双电层电容器中做电解液。季铵盐TPMA和TEMA在PC和DMC的溶解下得到的电导率指标较低相对较差。
4结论
（1）通过电位窗实验和电导率实验验证了合成的季铵盐具有较宽的电位窗和较高的电导率。电位窗在-3～+3范围内，电导率随着温度的升高而升高。
（2）通过实验验证，季铵盐并不都是较好的电解质，有些电解质导电率并不高，溶解度也不够大，不适用于双电层电容器的性能改进。因此，季铵盐的合成与选择需进一步优化，找到更加适合的电解质，促进双电层电容器的性能的不断完善与发展。
参考文献
[1]郭炳馄，李新海，杨松青.化学电源一电池原理及制造技术[M].长沙：中南大学出版社，2000.288-300.
[2]吕鸣详，黄长保，宋玉谨.化学电源.天津：天津大学出版社，1992.306-309.
[3]王晓峰，王大志，梁吉等。双电层电容器及其复合电源系统的研究[J].电子学报，2002，30（8）：1100-1103.
[4]赵健，杨维芝，赵佳明..锂离子电池的应用开发[J]，电池工业，2000，5（1）：3l-36.
[5]李建玲，梁吉，徐景明，毛宗强。双电层电容器有机电解液研究进展[J].1Battery Bimonthly 电池，2001，25（3）.
[关键词]电解质 离子液体 季铵盐 电导率
[中图分类号] TQ151 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-11-52-1
电解液是在电池正、负极之间起传导作用的离子导体，它本身的性能及其与正负极的界面状况很大程度上影响着电池的性能。但是目前，季铵盐电解质在锂（离子）电池和双电层电容器及超电容中的应用目前仍然处于研究阶段，在电池中的应用性能与其它有机电解质相比还有很大差距.
本文针对目前对季铵盐的研究发展现状，通过一段时间的实践探索，深入探求更适宜的合成不对称季铵盐的条件，并对其提纯方法进行改进，以期得到更高纯度的季铵盐电解质，使其性能有所提高。
为了提高电解液的电导率，电池界对新型锂盐和溶剂进行持续深入地研究， 提出了许多改善电池性能和安全性的方法， 而一些添加剂却能够弥补电解液在某些方面的不足，这些添加剂作为一种辅助电解质，增强电解液的电导率。季铵盐以其较高的溶解性和很高的电导率而受到人们的青睐。
1实验部分
1.1一甲基，三正丙基-四氟硼酸季铵盐（TPMA）的合成及提纯
称取三正丙胺溶液11.5g（0.08mol）和碳酸二乙酯7.20g （0.08mol），量取甲醇8mL，将三者混合于160℃加热12小时。取出，移入培养皿，加热蒸发，除去甲醇和未反应的三正丙胺和碳酸二乙酯。将获得的固体溶于蒸馏水中，用四氟硼酸中和，在加热蒸发，除去水分，即得粗产物TPMA。将获得的TPMA粗产物用热甲醇溶解，迅速放入冰中重结晶，抽滤，得到固体。如此反复多次，再用甲醇反复洗涤几次，抽滤，得到固体，在烘箱中干燥，得到较纯TPMA.
1.2一甲基，三乙基-四氟硼酸季铵盐（TEMA）的合成及提纯
称取三乙胺溶液10.0g（0.10mol）和碳酸二乙酯9.0g （0.10mol），量取甲醇8mL，将三者混合于120℃加热12小时。取出，移入培养皿，加热蒸发，除去甲醇和未反应的三乙胺和碳酸二乙酯。将获得的固体溶于蒸馏水中，用四氟硼酸中和，在加热蒸发，除去水分，即得粗产物TEMA。将获得的TEMA粗产物用热甲醇溶解，迅速放入冰中重结晶，抽滤，得到固体。如此反复多次，再用甲醇反复洗涤几次，抽滤，得到固体，在烘箱中干燥，得到较纯TEMA.
1.3 2-丙二醇碳酸酯（PC）的蒸馏
由于使用在双电层电容器中的的溶剂对杂质及水分和氧气都要严格控制其含量，因此必须对PC进行蒸馏，进一步纯化，以得到符合标准纯度的溶剂。在500mL的圆底烧瓶中加入一定量的氢化钙，将250mL的PC倒入圆底烧瓶中，将蒸馏管下部涂抹凡士林与圆底烧瓶相连，上部连接充有氮气的气球。装置见下。冷凝管通入自来水冷却一段时间，使用加热套为圆底烧瓶加热，温度设置为200℃。回流4小时，放出冷凝液，流入玻璃瓶中。当冷凝液全部放出后，停止加热，过一段时间，关闭自来水。在玻璃瓶中加入4A分子筛，进一步除水，封盖保存。
1.4分别将TPMA和TEMA进行电位窗试验。
1.5测定在不同温度下，TPMA和TEMA溶解在PC（1，2-丙二醇碳酸酯）的季铵盐电解液的电导率。
1.6测定在不同温度下，TPMA和TEMA溶解在PC（1，2-丙二醇碳酸酯）和DMC（碳酸二甲酯）的季铵盐电解液的电导率。
1.7测定在不同温度下，TPMA和TEMA溶解在PC（1，2-丙二醇碳酸酯）和DEC（碳酸二乙酯）的季铵盐电解液的电导率。
2结果分析
（1）TPMA的合成成品是白色固体，干燥后为粉末状。TEMA的合成成品白色固体，干燥后比较粘稠。
（2）TPMA的电位窗是在-4.2～2.6V之间。它的氧化电势为2.6V，还原电势为-4.2V，当工作电压大于2.6V或小于-4.2V时，电解质就会发生分解。TEMA的电位窗是在-2.7～3.1V之间。它的氧化电势为3.1V，还原电势为-2.7V，当工作电压大于3.1V或小于-2.7V时，电解质就会发生分解。
（3）试验证明：溶解在PC（1，2-丙二醇碳酸酯）的TPMA季铵盐电解液在同一浓度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。在同一温度下，电解液的电导率基本上随着温度的升高而升高。而TEMA在同一浓度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。在同一温度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。
（4）试验证明：溶解在PC（1，2-丙二醇碳酸酯）和DMC（碳酸二甲酯）的TPMA季铵盐电解液在同一浓度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。在同一温度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。而TEMA在同一浓度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。在同一温度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。
（5）试验证明：溶解在PC（1，2-丙二醇碳酸酯）和DEC（碳酸二乙酯）的TPMA季铵盐电解液在同一浓度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。在同一温度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。而TEMA在同一浓度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。在同一温度下，电解液的电导率随着温度的升高而升高。
3实验总结
综上所述季铵盐TPMA和TEMA用PC，PC和DMC，PC和DEC配成的电解液在同一温度下，随着浓度的增大电导率逐渐增加；在同一浓度下，随着浓度的增大电导率逐渐增加。而且证实出季铵盐TPMA和TEMA在PC的溶解下得到的电导率较高，可以应用到双电层电容器中做电解液。季铵盐TPMA和TEMA在PC和DMC的溶解下得到的电导率指标较低相对较差。
4结论
（1）通过电位窗实验和电导率实验验证了合成的季铵盐具有较宽的电位窗和较高的电导率。电位窗在-3～+3范围内，电导率随着温度的升高而升高。
（2）通过实验验证，季铵盐并不都是较好的电解质，有些电解质导电率并不高，溶解度也不够大，不适用于双电层电容器的性能改进。因此，季铵盐的合成与选择需进一步优化，找到更加适合的电解质，促进双电层电容器的性能的不断完善与发展。
参考文献
[1]郭炳馄，李新海，杨松青.化学电源一电池原理及制造技术[M].长沙：中南大学出版社，2000.288-300.
[2]吕鸣详，黄长保，宋玉谨.化学电源.天津：天津大学出版社，1992.306-309.
[3]王晓峰，王大志，梁吉等。双电层电容器及其复合电源系统的研究[J].电子学报，2002，30（8）：1100-1103.
[4]赵健，杨维芝，赵佳明..锂离子电池的应用开发[J]，电池工业，2000，5（1）：3l-36.
[5]李建玲，梁吉，徐景明，毛宗强。双电层电容器有机电解液研究进展[J].1Battery Bimonthly 电池，2001，25（3）.