專利名稱：氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電解質(zhì)材料技術(shù)及能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法。
背景技術(shù)：
超級(jí)電容器是介于傳統(tǒng)電容器與充電電池之間的一種新型能源存儲(chǔ)裝置，它有著比傳統(tǒng)電容器功率密度大和比充電電池功率密度高的優(yōu)點(diǎn)而且具有可快速充放電，使用壽命長，工作溫度范圍寬，免維護(hù)等特點(diǎn)，在便攜式儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)記憶存儲(chǔ)系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電源及應(yīng)急后備電源等電子領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。超級(jí)電容器按照能量存儲(chǔ)機(jī)理可以分為雙電層電容器和法拉第贗電容器。法拉第贗電容器是通過高度可逆的吸附/脫附或氧化/還原反應(yīng)法產(chǎn)生電容從而存儲(chǔ)能量，其能量存儲(chǔ)量比通過電極/界面雙電層存儲(chǔ)的雙電層電容器的大10-100倍。傳統(tǒng)的方法都是通過采用諸如過渡金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物等贗電容材料來取代或修飾基于雙電層原理存儲(chǔ)能量的碳材料來達(dá)到提高超級(jí)電容器能量密度的目的。但是，這種方法往往比較復(fù)雜并且效果不理想不易于產(chǎn)業(yè)化。所以，制取一種具有高電導(dǎo)率，而且可以為超級(jí)電容器體系額外提供贗電容的新型電解質(zhì)，從而整體上提高超級(jí)電容器的性能的簡(jiǎn)單方法具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，其可制備出電導(dǎo)率高并且為體系額外提供法拉第贗電容以提高超級(jí)電容器性能的氧化還原活性電解質(zhì)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，先將強(qiáng)堿電解質(zhì)鹽溶于去離子水中，然后加入適當(dāng)?shù)难趸€原活性物制成電解液混合物，攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性水系電解質(zhì)。所述的氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，具體通過下列步驟實(shí)現(xiàn)第一步，傳統(tǒng)水系電解質(zhì)的配置將強(qiáng)堿電解質(zhì)鹽溶解于去離子水中，將其配置成 0. 5-10mol/L的強(qiáng)堿水溶液；第二步，取第一步得到的強(qiáng)堿水溶液5_50ml，往其中加入0. Ol-Ig氧化還原活性物，攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性水系電解質(zhì)。上述強(qiáng)堿電解質(zhì)鹽為氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰中的一種或多種。上述氧化還原活性物為對(duì)苯二胺、間苯二胺和鄰苯二胺中的一種。氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，先將鋰鹽溶于有機(jī)溶劑中，然后加入適當(dāng)?shù)难趸€原活性物制成電解液混合物，攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性有機(jī)系電解質(zhì)。所述的氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，具體通過下列步驟實(shí)現(xiàn)第一步，傳統(tǒng)有機(jī)電解質(zhì)溶液的配置將鋰鹽溶解于有機(jī)溶劑中，將其配置成0. 5-3mol/L的鋰鹽有機(jī)溶液；第二步，取第一步得到的鋰鹽有機(jī)溶液5_50ml，在其中加入0. Ol-Ig氧化還原活性物，攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性有機(jī)系電解質(zhì)。上述鋰鹽采用高氯酸鋰、偏鋁酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰中的一種或多種。上述有機(jī)溶劑采用乙腈、丙腈、甲氧基丙腈中的一種或多種。上述氧化還原活性物為對(duì)苯二胺、鄰苯二胺和間苯二胺中的一種。在電解質(zhì)中，摻雜具有氧化還原活性的媒介物，通過氧化還原活性物引入的快速、 可逆氧化還原反應(yīng)來加快電解質(zhì)體系離子與電子的傳導(dǎo)，從而提高電解質(zhì)電導(dǎo)率。此外，可逆氧化還原反應(yīng)進(jìn)行所產(chǎn)生了贗電容，進(jìn)而也提高了超級(jí)電容器體系的電容值。采用上述方案后，本發(fā)明的有益效果在于首先，在傳統(tǒng)電解質(zhì)中摻入氧化還原活性物質(zhì)，通過氧化還原活性物的快速的氧化還原反應(yīng)來加快電解質(zhì)中的電子傳導(dǎo)速率，從而提高電解質(zhì)的電導(dǎo)率；其次，因?yàn)檠趸€原活性物質(zhì)存在快速、可逆的法拉第過程，可以產(chǎn)生大量的法拉第贗電容，將其應(yīng)用于超級(jí)電容器中，有利于提高超級(jí)電容器的比電容以致提高功率密度、能量密度等性能。通過本發(fā)明方法制備的氧化還原活性電解質(zhì)其電導(dǎo)率比傳統(tǒng)電解質(zhì)電導(dǎo)率有了較大提高，室溫最大電導(dǎo)率超過40S/cm，在超級(jí)電容器領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 本發(fā)明氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，通過如下步驟實(shí)現(xiàn)第一步，傳統(tǒng)水系電解質(zhì)的制備將氫氧化鉀溶解于去離子水中，將其配置成 0. 5mol/L的氫氧化鉀溶液。第二步，取第一步得到的氫氧化鉀溶液5ml，向其中加入0. Olg對(duì)苯二胺，攪拌，即得到氧化還原活性電解質(zhì)。此氧化還原活性電解質(zhì)的最高電導(dǎo)率達(dá)到42. 6S/cm，將其應(yīng)用于以活性炭為電極的對(duì)稱超級(jí)電容器中，在電流密度為lA/g、工作電壓為IV時(shí)，電容器的電極比電容比達(dá)到 400F/g。實(shí)施例2 本發(fā)明氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，通過如下步驟實(shí)現(xiàn)第一步，傳統(tǒng)水系電解質(zhì)的制備將氫氧化鈉溶解于去離子水中，將其配置成 5mol/L的氫氧化鈉溶液。第二步，取第一步得到的氫氧化鈉溶液25ml，向其中加入0. 5g鄰苯二胺，攪拌，即得到氧化還原活性電解質(zhì)。此氧化還原活性電解質(zhì)的最高電導(dǎo)率達(dá)到39. lS/cm，將其應(yīng)用于以活性炭為電極的對(duì)稱超級(jí)電容器中，在電流密度為lA/g、工作電壓為IV時(shí)，電容器的電極比電容比達(dá)到 280F/g。實(shí)施例3:本發(fā)明氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，通過如下步驟實(shí)現(xiàn)第一步，傳統(tǒng)水系電解質(zhì)的制備將氫氧化鋰溶解于去離子水中，將其配置成 10mol/L的氫氧化鋰溶液。
第二步，取第一步得到的氫氧化鋰溶液50ml，向其中加入Ig間苯二胺，攪拌，即得到氧化還原活性電解質(zhì)。此氧化還原活性電解質(zhì)的最高電導(dǎo)率達(dá)到37. 5S/cm，將其應(yīng)用于以活性炭為電極的對(duì)稱超級(jí)電容器中，在電流密度為lA/g、工作電壓為IV時(shí)，電容器的電極比電容比達(dá)到 200F/g。實(shí)施例4 本發(fā)明氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，通過如下步驟實(shí)現(xiàn)第一步，傳統(tǒng)有機(jī)電解質(zhì)的制備將高氯酸鋰溶解于去乙腈中，將其配置成lmol/ L的高氯酸鋰溶液。第二步，取第一步得到的高氯酸鋰溶液15ml，向其中加入0. 15g對(duì)苯二胺，攪拌， 即得到氧化還原活性電解質(zhì)。此氧化還原活性電解質(zhì)的最高電導(dǎo)率達(dá)到24. 5S/cm，將其應(yīng)用于以活性炭為電極的對(duì)稱超級(jí)電容器中，在電流密度為lA/g、工作電壓為2. 5V時(shí)，電容器的電極比電容比達(dá)到 120F/g。實(shí)施例5:本發(fā)明氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，通過如下步驟實(shí)現(xiàn)第一步，傳統(tǒng)有機(jī)電解質(zhì)的制備將四氟硼酸鋰溶解于去丙腈中，將其配置成 0. 5mol/L的四氟硼酸鋰溶液。第二步，取第一步得到的四氟硼酸鋰溶液5ml，向其中加入0. Olg對(duì)苯二胺，攪拌， 即得到氧化還原活性電解質(zhì)。此氧化還原活性電解質(zhì)的最高電導(dǎo)率達(dá)到22. lS/cm，將其應(yīng)用于以活性炭為電極的對(duì)稱超級(jí)電容器中，在電流密度為lA/g、工作電壓為2. 5V時(shí)，電容器的電極比電容比達(dá)到 90F/g。實(shí)施例6 本發(fā)明氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，通過如下步驟實(shí)現(xiàn)第一步，傳統(tǒng)有機(jī)電解質(zhì)的制備將偏鋁酸鋰溶解于去甲氧基丙腈中，將其配置成 3mol/L的偏鋁酸鋰溶液。第二步，取第一步得到的偏鋁酸鋰溶液50ml，向其中加入Ig對(duì)苯二胺，攪拌，即得到氧化還原活性電解質(zhì)。此氧化還原活性電解質(zhì)的最高電導(dǎo)率達(dá)到20. 2S/cm，將其應(yīng)用于以活性炭為電極的對(duì)稱超級(jí)電容器中，在電流密度為lA/g、工作電壓為2. 5V時(shí)，電容器的電極比電容比達(dá)到 104F/g。以上為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限定，凡依設(shè)計(jì)思路所作的等同變化，均落入本案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，其特征在于先將強(qiáng)堿電解質(zhì)鹽溶于去離子水中，然后加入適當(dāng)?shù)难趸€原活性物制成電解液混合物，攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性水系電解質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，具體通過下列步驟實(shí)現(xiàn)第一步，傳統(tǒng)水系電解質(zhì)的配置將強(qiáng)堿電解質(zhì)鹽溶解于去離子水中，將其配置成 0. 5-10mol/L的強(qiáng)堿水溶液；第二步，取第一步得到的強(qiáng)堿水溶液5-50ml，往其中加入0. Ol-Ig氧化還原活性物，攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性水系電解質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，其特征在于上述強(qiáng)堿電解質(zhì)鹽為氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，其特征在于上述氧化還原活性物為對(duì)苯二胺、鄰苯二胺和間苯二胺中的一種。
5.氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，其特征在于先將鋰鹽溶于有機(jī)溶劑中，然后加入適當(dāng)?shù)难趸€原活性物制成電解液混合物，攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性有機(jī)系電解質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，其特征在于具體通過下列步驟實(shí)現(xiàn)第一步，傳統(tǒng)有機(jī)電解質(zhì)溶液的配置將鋰鹽溶解于有機(jī)溶劑中，將其配置成 0. 5-3mol/L的鋰鹽有機(jī)溶液；第二步，取第一步得到的鋰鹽有機(jī)溶液5-50ml，在其中加入0. Ol-Ig氧化還原活性物， 攪拌、溶解均勻，得到氧化還原活性有機(jī)系電解質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，其特征在于上述鋰鹽采用高氯酸鋰、偏鋁酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，其特征在于上述有機(jī)溶劑采用乙腈、丙腈、甲氧基丙腈中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，其特征在于上述氧化還原活性物為對(duì)苯二胺、鄰苯二胺和間苯二胺中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及電解質(zhì)材料技術(shù)及能源技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種新型氧化還原活性電解質(zhì)的制備方法，是一種將氧化還原活性物摻雜傳統(tǒng)電解質(zhì)形成具有氧化還原活性電解質(zhì)的技術(shù)。通過這種簡(jiǎn)單方法制備的新型電解質(zhì)具有比傳統(tǒng)電解質(zhì)更高的電導(dǎo)率以及額外為超級(jí)電容器體系提供電容的性能。該發(fā)明制得的電解質(zhì)在面向高功率密度、高能量密度的新型超級(jí)電容器體系方面有著廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H01G9/035GK102360953SQ20111027332
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者余海君, 蘭章, 吳季懷, 林幼貞, 林建明, 范樂慶, 黃妙良 申請(qǐng)人:華僑大學(xué)