超级电容器电解质的研究进展
基于氧化石墨烯的超级电容器的制备和应用研究
基于氧化石墨烯的超级电容器的制备和应用研究随着科技的进步，电子产品的需求在不断增长。
为了应对这一需求，电池和超级电容器的研究变得越来越重要。
超级电容器是一种新型的存储能量设备，与传统的电池相比，超级电容器拥有极高的能量密度、长寿命、快速充放电等优势。
因此，其在电子、交通、航空航天等领域有着广泛的应用前景。
而基于氧化石墨烯的超级电容器具有极大的发展潜力，以下将介绍其制备和应用研究的最新进展。
一、氧化石墨烯的制备氧化石墨烯是一种由单层碳原子构成的材料，化学式为C（O）OH。
氧化石墨烯的制备方法有多种，其中常用的方法包括化学氧化法、热氧化法、电化学氧化法等。
化学氧化法是目前较为常用的制备方法。
通常将石墨粉末与混合酸（硝酸和硫酸）混合，经过氧化反应后，用水洗涤和干燥即可。
热氧化法则通过将石墨粉末加热至高温下，通过氧化反应制备氧化石墨烯材料。
这种方法制备出的氧化石墨烯具有较高的热稳定性和晶体品质，但是制备难度较大，成本较高。
电化学氧化法则是通过电化学反应制备氧化石墨烯材料。
这种方法可以使石墨表面的氧化程度更加均匀，制备出的氧化石墨烯具有良好的电化学性能。
二、基于氧化石墨烯的超级电容器的研究进展基于氧化石墨烯的超级电容器研究起步较晚，但是得到了长足的发展。
氧化石墨烯的独特结构和性质使得基于其材料制备的超级电容器具有优异的性能，例如：高能量密度、高功率密度、长寿命等特点。
1. 氧化石墨烯/聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料氧化石墨烯/聚对苯二甲酸丁二醇酯（PVB）复合材料是目前研究较为成熟的氧化石墨烯超级电容器材料。
这种材料的优点在于氧化石墨烯的导电性和PVB的柔软性、韧性结合在了一起，既能够提高超级电容器的能量密度，又能有效延长电容器的使用寿命。
2. 氧化石墨烯/多孔碳材料复合材料氧化石墨烯/多孔碳材料复合材料也是一种目前研究较为活跃的氧化石墨烯超级电容器材料。
通过将氧化石墨烯与多孔碳材料结合，能够有效提高超级电容器的能量密度和功率密度，并且提高超级电容器的使用寿命。
超级电容器研究综述
一、超级电容器的发展与进步（一）概述在古代，人们发现了与琥珀及橡皮相摩擦，引起表面贮存电荷的可能性。
然而这一效应的缘由直到18世纪中叶方被人们理解。
140年后，人们开始对电有了分子原子级的了解。
早期的有关莱顿瓶的发现和研究，开启了电容器的序幕。
之后，电容器不断的发展起来，现如今，其发展起来的电化学超级电容器，已经应用于国防设备、电力设备、通讯设备、铁路设施、电子产品、汽车工业等方方面面，成为当代社会不可缺少的一部分。
电能能够以两种截然不同的方式存贮：一种间接方式是作为潜在可用的化学能，存贮在电池里。
另一种直接的方式，则是以静电学形式将正负电荷置于一个电容器的不同极板之间来存贮电能。
超级电容器在存贮电荷时有着两种原理，一种是通过双电层原理，以非法第模式来存贮电能；而另一种则是法拉第模式，通过发生氧化还原反应来产生赝电容。
目前双电层型超级电容器一般采用碳材料做电极，通过碳材料的大的比表面积来增加双电层的面积，而赝电容型超级电容器一般采用氧化物或聚合物的材料来做为电极。
同时，二者在制作超级电容器的时候也可以并用，从而使得超级电容器也可以划分为对称超级电容器和非对称超级电容器，对称即指电容器的两极的材料相同，非对称则不同。
在电解质方面，超级电容器绝大多数均采用液体电解质，如水及其它有机溶剂。
超级电容器的电化学性能分析有很多方法，但通常都包括以下四种图：循环伏安曲线，恒流充放电曲线，交流阻抗谱，循环稳定性曲线。
通过这四种图可以比较明确地判断出一个超级电容器的电化学性能的好坏，具体判断方法之后会详细说明。
超级电容器有着非常高的功率密度，但是其能量密度却比较低，它有着极好的循环充放电稳定性但是电压窗口却比较窄。
但是人们也在对其进行着不断的研究来改善超级电容器的这些弊端。
（二）超级电容器的原理超级电容器又称为电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的新型电化学储能器件，它的出现填补了Ragone图中传统电容器的高比功率和电池的高比能量之间的空白。
超级电容器研究综述
一、超级电容器的发展与进步（一）概述在古代，人们发现了与琥珀及橡皮相摩擦，引起表面贮存电荷的可能性。
然而这一效应的缘由直到18世纪中叶方被人们理解。
140年后，人们开始对电有了分子原子级的了解。
早期的有关莱顿瓶的发现和研究，开启了电容器的序幕。
之后，电容器不断的发展起来，现如今，其发展起来的电化学超级电容器，已经应用于国防设备、电力设备、通讯设备、铁路设施、电子产品、汽车工业等方方面面，成为当代社会不可缺少的一部分。
电能能够以两种截然不同的方式存贮：一种间接方式是作为潜在可用的化学能，存贮在电池里。
另一种直接的方式，则是以静电学形式将正负电荷置于一个电容器的不同极板之间来存贮电能。
超级电容器在存贮电荷时有着两种原理，一种是通过双电层原理，以非法第模式来存贮电能；而另一种则是法拉第模式，通过发生氧化还原反应来产生赝电容。
目前双电层型超级电容器一般采用碳材料做电极，通过碳材料的大的比表面积来增加双电层的面积，而赝电容型超级电容器一般采用氧化物或聚合物的材料来做为电极。
同时，二者在制作超级电容器的时候也可以并用，从而使得超级电容器也可以划分为对称超级电容器和非对称超级电容器，对称即指电容器的两极的材料相同，非对称则不同。
在电解质方面，超级电容器绝大多数均采用液体电解质，如水及其它有机溶剂。
超级电容器的电化学性能分析有很多方法，但通常都包括以下四种图：循环伏安曲线，恒流充放电曲线，交流阻抗谱，循环稳定性曲线。
通过这四种图可以比较明确地判断出一个超级电容器的电化学性能的好坏，具体判断方法之后会详细说明。
超级电容器有着非常高的功率密度，但是其能量密度却比较低，它有着极好的循环充放电稳定性但是电压窗口却比较窄。
但是人们也在对其进行着不断的研究来改善超级电容器的这些弊端。
（二）超级电容器的原理超级电容器又称为电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的新型电化学储能器件，它的出现填补了Ragone 图中传统电容器的高比功率和电池的高比能量之间的空白。
超级电容器材料的开发与性能优化研究
超级电容器材料的开发与性能优化研究超级电容器，也称为超级电容、电化学电容器或电化学超级电容器，是一种电子元件，利用离子在电解质中的扩散和吸附，实现储存和释放电能。
与传统电池相比，超级电容器具有更高的功率密度、快速充放电速度以及长寿命等优势。
目前，超级电容器已经广泛应用于能量回收、储能装置以及电动车辆等领域，因此其材料开发与性能优化具有重要的研究价值。
为了满足超级电容器在不同领域的需求，研究者们致力于开发新型的电容器材料，并对其性能进行优化。
以下是几个关键的研究方向：1. 纳米材料的开发：纳米材料具有较高的比表面积和特殊的电子结构，因此被认为是优异的超级电容器材料。
例如，二氧化钛纳米管阵列、石墨烯、碳纳米管等材料具有良好的导电性和储能性能，已成为研究的热点。
通过合成和改性技术的发展，可以制备出具有高比表面积和优异导电性的纳米材料，以提高超级电容器的能量密度和功率密度。
2. 新型电解质的研究：电解质是超级电容器中重要的组成部分，直接影响其储能和导电性能。
传统的电解质通常是有机溶液，但其限制了超级电容器的工作电压和环境适应性。
因此，研究者们开始关注新型电解质的开发，如离子液体、凝胶电解质和聚合物电解质等。
这些新型电解质具有较高的离子导电性和较宽的电压窗口，有助于提高超级电容器的性能。
3. 电极材料的设计与改性：超级电容器的电极是储存电能的关键部分，决定了其能量密度和功率密度。
传统的电极材料主要包括活性炭和金属氧化物，但其储能性能有限。
为了提高超级电容器的性能，研究者们对电极材料进行了设计和改性。
例如，利用纳米材料与导电聚合物组成复合电极，可以提高电极的导电性和离子传递速率，进而提高超级电容器的储能性能。
4. 界面工程的研究：超级电容器中的电极-电解质界面是离子传输和电化学反应的关键位置。
界面的结构和性质直接影响电容器的储能性能。
因此，界面工程成为优化超级电容器性能的重要研究方向。
通过表面改性和界面设计，可以改善电极-电解质界面的亲合性和电化学稳定性，进而提高超级电容器的能量密度和循环寿命。
超级电容器的发展现状
超级电容器的发展现状超级电容器（Supercapacitor），又称超级电容、超级电池、电化学超级电容等，是一种新型的能量存储装置。
与传统的电化学电池不同，超级电容器能够以更高的功率进行快速的充放电，其理论上的寿命更长，并且可以进行成千上万次的充放电循环。
目前，超级电容器的发展进展如下：1. 提高能量密度：超级电容器的能量密度一直是其发展中的关键问题。
近年来，研究人员通过改进电极材料、电解质和结构设计等方面的创新，使得超级电容器的能量密度获得了显著提高。
目前商业化的超级电容器已经能够达到100 Wh/kg，高能量密度的材料和结构设计研究也在不断进行中。
2. 提高功率密度：超级电容器的功率密度是其另一个重要指标。
功率密度指的是电容器能够在短时间内释放大量电能的能力。
近年来的研究表明，通过设计新的纳米结构和提高电解质导电性等方法，已经能够将超级电容器的功率密度提高到几千瓦/千克以上。
这使得超级电容器在需求瞬时高能量输出的领域，例如电动汽车的启动和制动系统，具有广阔的应用前景。
3. 提高循环寿命：超级电容器的循环寿命（即充放电循环次数）也是一个重要指标。
通过改善电极材料的结构和化学稳定性等方面的研究，已经成功地提高了超级电容器的循环寿命。
目前，一些商业化的超级电容器已经可以进行百万次的充放电循环，这使得超级电容器相比传统电化学电池更加持久耐用。
4. 增加应用领域：超级电容器因其快速充放电和长寿命的特点，在一些特定的领域已经开始商业化应用。
例如，超级电容器已经被广泛应用于电动车、电力电子设备、可再生能源储能系统等。
此外，超级电容器还在智能电网、医疗设备、航空航天等领域也有广阔的发展前景。
综上所述，超级电容器在能量密度、功率密度和循环寿命等方面都取得了显著的进展。
未来，随着科学技术的不断进步，超级电容器有望在更多领域发挥重要作用，并逐渐替代传统的电化学电池，成为一种重要的能量存储装置。
超级电容器的制备与性能研究
超级电容器的制备与性能研究超级电容器是一种纳秒级的充放电器，也是一种储能器，其能量密度比一般电容器高出几百倍甚至几千倍，充电速度比锂离子电池高几十倍甚至上百倍。
因此，它在储能和瞬间动力需要较高场合非常有用。
本文将从制备和性能两个方面进行探究。
一、超级电容器制备技术1. 单电极制备法单电极法是超级电容器制备的一种常见方法，其主要制备过程由活性炭处理、碳化处理、传导剂处理等多个步骤组成。
首先，将原材料进行高温炭化，得到活性炭作为载体，并将其表面氧化磨砂处理，提高其比表面积。
随后，将活性炭经过化学气相沉积方法，在表面沉积一层碳化物，进一步提高其比表面积。
最后，在碳化物前后扩散填充了传导剂，形成一整个单电极结构。
这种方法主要的优点是制备工艺简单，成本较低。
2. 双电极制备法在双电极法中，超级电容器是通过制备两个电极以及这两个电极之间的隔离膜（电解质）而成的。
其中，电极可采用双极性活性材料或不同电极性活性材料，隔离膜可以是氧化铝膜、聚合物电解质等。
双电极制备法制备出的超级电容器在能量密度和功率密度方面表现良好，但成本较高。
3. 印刷制备法印刷制备法是将印刷技术应用于超级电容器的制备中，采用类似印刷的方法，可以在二氧化钛等材料表面直接印制石墨电极。
这种方法可以大大降低制备过程中的时间和成本，但其制备出来的电容器容量和性能有一定的限制。
4. 其他制备方法其它制备方法还包括溶液法、微电脉冲法、氧化物电容制备法等。
这些制备方法各有优缺点，可以根据需要选择最适合的制备方法。
二、超级电容器性能研究1. 能量密度超级电容器的能量密度是一个重要的性能指标，它反映了电容器储存能量的能力。
目前，已有许多研究表明，超级电容器能量密度的提升取决于电极材料的选择和设计，而活性炭是一种优良的电极材料，并且通过改变电极的形态和结构等设计方式，也可以有效地提高电容器的能量密度。
2. 寿命由于超级电容器需要频繁使用和充放电，因此其循环寿命也是一个重要的性能指标。
超级电容器离子液体电解质的研究进展
超级电容器离子液体电解质的研究进展室温离子液体是一类由于阴、阳离子极不对称和空间阻碍，导致离子静电势较低，完全由离子组成的液态物质，简称为离子液体。
三氯化铝和卤化乙基吡啶离子液体是第一代室温离子液体；S.John等合成出电化学稳定性更好的二烷基咪唑阳离子盐后，离子液体迅速成为研究热点。
超级电容器的比能量比锂离子电池低，在保持高比功率的同时，提高比能量是急需解决的问题。
提高单体超级电容器的比能量，需要在提高工作电压的同时，提高比电容。
工作电压与电解液的分解电压有关。
目前，超级电容器的电解液主要有水系和有机系两种。
水系电解液为硫酸溶液或氢氧化钾溶液，腐蚀性较强，且制备的单体超级电容器的工作电压低(只有约1V)。
有机系电解液为四氟硼酸四乙基铵盐等电解质的有机溶液，制备的单体超级电容器的工作电压在2.5V以上；但存在有机溶剂易挥发、电导率和工作电压提高困难、有安全隐患及对环境有影响等问题。
离子液体可直接作为超级电容器的液态电解质，也可溶于有机溶剂中作为电解质盐，还可引入固体聚合物电解质，以改善相关性能。
1液态电解质离子液体的阴离子主要由二(三氟甲基磺酰)亚胺(TFSI-)、BF4-和PF6-等构成。
离子液体的阳离子主要由咪唑类、吡咯类及短链脂肪季胺盐类等有机大体积离子构成。
1.1咪唑类离子液体咪唑类离子液体的黏度低、电导率高。
自1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIBF4)后，咪唑类离子液体发展迅速。
1-丁基-3-甲基咪唑类(BMI+)离子液体由于黏度低、电导率相对较高，易合成，得到了广泛的研究。
B.Andrea等用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIPF6)和1-丁基3-丁基咪唑四氟硼酸盐(BMIBF4)作为活性炭(AC)/聚三甲基噻吩(pMeT)混合电容器的电解液。
与有机电解液(PC-EtNBF4)电容器相比，离子液体电容器在60℃时的比能量、功率密度及电流效率较高。
高黏度是离子液体走向工业化应用的主要障碍之一。
超级电容器技术简介
超级电容器技术的研究背景及发展现状1. 研究背景随着科技的进步及社会文明程度的提高，能源问题已成为人类社会可持续发展战略的核心，是影响当前世界各国能源决策和科技导向的关键因素，同时，也是促进能源科技发展的巨大推动力。
进入二十一世纪之后，能源短缺和环境恶化的问题日益严重，这促使人们应更加重视建立确保经济可持续增长、有利于环境的能源供应体系，节能和扩大新能源开发利用成为世界性的趋势。
石油作为一种不可再生资源，随着人类需求的不断增长，已面临严重的短缺，并由此不断引发全球性的社会、经济、政治问题。
而且，全球燃油汽车消费量的不断增加，燃油汽车排放的NO x和CO x对全球环境带来严重污染，并导致地球温室效应。
开发更加清洁、环保的电动汽车被认为是解决能源问题和环保问题的一条有效途径，目前已成为全球性的研究热点。
电动汽车的研究经过多年的研发，特别是最近十年来的集中研究，已经对电动汽车有了比较统一的认识。
纯电动汽车（镍氢电池或锂离子电池作主电源）适合于短途应用，燃料电池电动车由于技术和成本因素在二十到三十年内不具备商业化应用的竞争力，而混合电动车（“油＋电”混合，）被认为是最接近商业化的技术模式。
“油＋电”混合电动车中的“电”主要是指二次电池，主要包括铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。
目前，商品化的二次电池虽然具有较高的比能量，但比功率都很低，一般不超过500W/kg，而且电池在高脉冲电流放电或大电流充电时会影响其使用寿命，并引起电池内部发热、升温，存在安全隐患。
燃料电池同样是一种低比功率的储能元件，耐大电流充放电能力差。
单独使用电池作为动力电源无法满足电动汽车对电源系统的要求。
从能源的利用形态来看，电能作为能量利用的最终形态，已成为人类物质生产和社会发展不可缺少的“源动力”。
近年来，小型分立的可移动电源的发展更是增加了电能的利用形式和应用范围。
电能除了通过固有的电网系统应用于工业和家庭生活外，通过可移动电源（如铅酸、镍镉、镍氢、锂离子电池）等“承载体”更是成为随时随地均可便捷使用的动力源，极大方便了人们的物质文化生活。
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511
1 mol / L KOH 为电解质， 也制得了相似的超级电 Li + 在 MnO2 容器。在电流密度为 100 mA / g 时， 固相中的嵌入和脱嵌使得 LiOH 电解质制成的超 级电容器的最大比电容为 62. 4 F / g， 高于 1 mol / L KOH 电 解 质。 以 平 均 孔 径 为 60 ～ 70 nm 的 Co（ OH） 2 / Al（ OH） 3 为正极， KOH 活性炭为负极， 为电解质制得的超级电容器的比电容为 77 F / g， 能量密度为 15. 5 Wh / kg， 循环 1 000 次后容量保 持 90% 。 与此相似， 以 MnO2 为正极， 炭装载 LiTi2 （ PO4 ） 3 的复合物为负极， 1 mol / L Li2 SO4 以 为电 解 质， 制得的超级电容器的平均电压为 1. 3 V， 能量密度为 47 Wh / kg， 循环 1 000 次后能 ［9 ］ 量保持为 80% 。 Su 等［10］ 采 用 半 电 极 系 统，Co （ OH ） 2 / Ni（ OH） 2 复合物溶解于 LiOH 溶液中， 完全取代 了活性炭电极， 与纯 Ni （ OH ） 2 相比， 循环 1 000 次后， 容量衰减， 减少了 1 /2 。 总体而言， 水系电解质分解电压低 （ 水的理 论分解电压是 1. 23 V） ， 低温性能较差 （ 水的凝固 点为 0 ℃ ） ， 且酸性和碱性电解质具有腐蚀性， 封 装较困难， 对电容器的制备工艺要求较高。 但是 水系电解质具有环保无毒、 低成本、 高电导率等优 ， 点 因此在未来仍拥有一定的应用前景 。 2 有机电解质
经过近 10 年的发展， 超级电容器已经实现了 产业化。这种可以贮藏高能量的电化学器件从最 初只为直流应用设计的低耐压、 大容量圆柱形器 并具 件发展到目前可为混合动力汽车提供电力 ， 有高耐压和法拉容量的超级电容器 。 超级电容器电解质对超级电容器的功率密 度、 能量密度、 寿命有重要影响， 因此成为研究热 点。按其存在状态分类， 超级电容器的电解质可 ： 、 凝胶电解质。 液 分为 液态电解质 固态电解质、 态电解质主要分为水系电解质、 有机液体电解质 和离子液体电解质。 1 水系电解质
68 ＞1
离子半径和质量接近， 在两极间形成的双电层对 + MeEt3 N 比 Et4 N + 具有更多的正电荷和 称性好， 较强的极化率， 溶解度更高， 使得 MeEt3 NBF4 / PC
［12 ］ 的比容量高于 Et4 NBF4 / PC 。 在某些溶剂体系 中 MeEt3 NBF4 分解电压稍高， 应用前景可观。 但
的 腐 蚀 性 较 弱， 电解质以钾
第 35 卷第 6 期
刘潇娟等： 超级电容器电解质的研究进展 表1 Tab． 1 常见有机溶剂的物理和电化学常数 common organic solvents
溶剂 PC AN GBL GVL SL DMF 溶剂 PC AN GBL GVL SL DMF 介电常数 εr 65 36 42 34 40 2 ） 37 电导率 / （ mS · cm － 1 ） 10. 6 49. 6 14. 3 10. 3 2. 9 22. 8 粘度 / （ mPa · s －1） 2. 5 0. 3 1. 7 2. 0 10. 0 0. 8 还原电位 / V（ vs. SCE） － 3. 0 － 2. 8 － 3. 0 － 3. 0 － 3. 1 － 3. 0 m. p. / ℃ － 49 － 49 － 44 － 31 28 － 61
［1 ］
。使用小分子凝胶化合物在 KOH 水溶
液中自组装形成的凝胶电解质的超级电容器循环 150 次后比电容高达 158. 8 mAh / g， 相同条件下使 用 6 mol / L KOH 溶 液 的 超 级 电 容 器 比 电 容 为 156. 6 mAh / g。 中性 电 解 质
［2 ］
1024 收稿日期： 2012）， 作者简介： 刘潇娟（ 1986女， 河北万全人， 硕士， 工程师， Email： Liuxiao主要研究方向为电化学及超级电容器材料， juan198607@ 163． com。
－1
电压 / V · cm － 1 ） 电导率 / （ mS · g －1） 比电容 / （ F 内阻 / Ω · kg 能量密度 / （ Wh ） · kg － 1 ） 功率密度 / （ kW
2. 7 45. 3 144. 8 0. 32 42 8. 9
2. 6 16. 9 145. 7 0. 35 — —
510化学源自试剂2013 年 6 月
2013 ， 35 （ 6 ） ， 510 ～ 514 ； 526 化学试剂，
超级电容器电解质的研究进展
* 1 1 1 1 2 刘潇娟 ， 杨光 ， 廖红英 ， 孟蓉 ， 张华
（ 1． 北京化学试剂研究所， 北京 102607 ； 2． 南京双登科技发展研究院， 江苏 南京 211000 ） 摘要： 综述了超级电容器电解质的研究现状， 重点介绍了适用于新型电极材料的水系电解质以及目前已实现商业化的有 对离子液体电解质、 固体和凝胶电解质的产业化提出了展望 。 机电解质， 关键词： 超级电容器； 有机电解质； 水系电解质； 离子液体； 固体和凝胶电解质 中图分类号： TQ151 文献标识码： A 3283 （ 2013 ） 06051005 文章编号： 0258-
512
化
学
试
剂
2013 年 6 月
盐的丙腈溶液为电解质， 与活性炭电极组成模拟 超级电容器， 基于螺环季铵盐的鳌合结构， 得到的 超级电容器电化学窗口可以达到 4. 7 V， 内阻为 0. 16 Ω， 电 容 器 的 单 正 极 比 电 容 可 达 到 496. 94 F / cm3 ， 并且具有良好的电容特性、 可逆性和循环 特性
MeEt3 NBF4 的合成比 Et4 NBF4 复杂， 包装和使用 操作较困难， 价格也要高于 Et4 NBF4 。 电极材料和电解质的匹配性能决定了其超级 电容器的性能。 就市场而言， 各厂家都在致力于 研发高电压型和高温型超级电容器 。这对超级电 容器电解质提出了很高的要求， 在原有溶剂体系 基础上进行改进以及开发新型的更能耐高压和耐 高温的溶剂是超级电容器电解质厂家所要面临的 挑战。 文献报道使用一种新型的四氟硼酸螺环季铵
［8 ］
Physics and electrochemical properties of
b． p． / ℃ 242 82 204 208 287 153 氧化电位 / V（ vs. SCE） 3. 6 3. 3 5. 2 5. 2 3. 3 1. 6
0. 65 mol / L Et4 NBF4 ， 5 mV / s， 1 mA / cm2 ， 注： 1 ） 石 墨 电极， 25 ℃ ； 2 ） 30 ℃ 。
［14 ］
咯类离子液体电解质在高温下的循环性能和热稳 定性能优异， 可用于高温电容器中； 短链脂肪四元 季铵盐类离子液体电解质对大比表面积活性炭性 质稳定， 但需通过附着含氧烷基基团降低熔点形 成离子液体电解质。 13甲基丁基 咪 唑 四 氟 硼 酸 盐 的 蒸 汽 压 较 低， 化学和热学稳定性好， 毒性小， 制成的超级电 容器 最 大 电 压 可 达 到 3. 5 V， 比 电 容 可 达 111 F / g， 功 率 密 度 和 能 量 密 度 分 别 为 1. 7 W / kg 和 4. 1 Wh / kg［22］。 Mcemen 等［23］ 的 研 究 工 作 集 中 于 芳 香 咪 唑 盐， 该盐在室温下多数以液态存在， 在有机溶剂中
目前已实现商业化的是有机电解质， 溶剂主 N， N碳酸丙烯酯 （ PC ） 、 二甲基 要为乙腈 （ AN ） 、 甲酰铵（ DMF ） 、 四 氢 呋 喃 （ THF ） 、 环 丁 砜 （ SL ） 、 γ丁内酯（ GBL） 等非质子性溶剂。 表 1 为各种溶 剂的物理和电化学参数。表 2 为超级电容器常见 有机电解质的性能参数。 AN 具有低粘度和高电 导率等优点， 独特的分子构型使其分解电压较高 。 但其毒性大， 沸点低， 高温时溶剂易挥发， 导致封 装容器内压过大， 在某些领域的应用受到限制。 PC 沸点相比 AN 要高， 但其低温时粘度变大， 流 ， 。 动性变差 电容量变化较大 因此使用混合溶剂 体系可改善单一溶剂体系电解质性能的不平衡 ［11 ］ 性， 满足实际使用需求 。 在电解质盐中， 铵盐具有良好的综合性能， 因 而在双电层电容器中得到了广泛的应用 。四乙基 2005 年 四氟硼酸铵（ Et4 NBF4 ） 稳定性好， 熔点高， 以后 Et4 NBF4 的合成工艺和提纯方法不再成为垄 断， 为超级电容器的商业化提供了非常有利的条 件。甲基三乙基四氟硼酸铵 （ MeEt3 NBF4 ） 的阴阳
［7 ］ 上海大学的 Yuan 等 把正极改为 MnO2 ， 保 ， 1 mol / L LiOH 留负 极 为 活 性 炭 分 别 使 用 和
水系电解质分为酸性、 碱性和中性 3 种类型。 它们具有电导率高、 电容器内部阻抗低的优点。 酸性电解质最常见的是硫酸 （ H2 SO4 ） 体系。 但硫 酸是强酸， 其对设备和超级电容器壳体都有强腐 且集电体不能用金属材料。 如果硫酸泄 蚀作用， ， HCl、 H3 PO4 、 HNO3 、 漏 腐 蚀 会 更 严 重。 此 外， HBF4 水溶液体系电解质的性能不佳。总体而言， 酸性电解质最大的缺点是腐蚀性比较大 。 碱性电解质中最常见的是 KOH 水溶液， 浓度 NaOH、 LiOH 水溶液也可 一般为 6 mol / L。 此外， 做为超级电容器的电解质。碱性电解质最大的缺 点是易泄漏。 与纯碱性电解质相比， 小分子的凝 胶电解质不仅解决了溶液泄露的问题， 还具有很 好的电化学性能， 是一种新型的碱性超级电容器 电解质
表2
超级电容器常见有机电解质体系性能参数 electrolyte for supercapacitor