三氟乙酸离子液体/四氟硼酸螺环季铵盐混合电解液的超级电容性质研究

采用两步法合成功能化离子液体1-甲基-3-丁基咪唑三氟乙酸盐离子液体([Bmim][CF_3CO_2]),并将其与有机电解质四氟硼酸螺环季铵盐([(C_4H_8)_2N][BF_4])组成不同浓度配比的新型混合电解液。采用活性炭为电极,组装成超级电容器,通过循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法对其电化学性能进行了研究。结果显示:混合电解液的浓度为2.06 mol/L时的性能最优,这种新型的混合电解液25℃时电导率为3.99×10^(–3) S/cm,电化学窗口可达2.7 V,内阻0.96?,经过1 000次充、放电循环后仍可保留98%的初始比电容,说明该混合电解液具有突出的电化学性能和巨大的市场应用潜力。

四氟硼酸螺环季铵盐混合型离子液体电解液的制备和电化学性质研究

采用一种新型的有机电解质盐四氟硼酸螺环季铵盐[(C4H8)2N][BF4],与1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体([Bmim][PF6])以不同摩尔比混合形成了离子液体基电解液,以活性炭为电极,组装成超级电容器,通过循环伏安、交流阻抗以及恒流充放电等测试方法来研究其电化学性能.结果表明,超级电容器具有良好的电容特性、可逆性及循环特性,且电化学窗口可以达到4.8 V,是一种具有应用潜力的超级电容器电解液.

四氟硼酸螺环季铵盐生产最佳参数的确定

在50 L反应釜内,利用四氢吡咯、1,4-二溴丁烷与四氟硼酸离子交换合成了超级电容器电解质四氟硼酸螺环季铵盐,进行了电化学表征,讨论了配比、温度、反应时间等参数对产率的影响,总结出反应的最佳条件,并对反应釜的放大效应进行了初步探讨。

四氟硼酸螺环季铵盐的合成及其超级电容性能

以1,4-二溴丁烷、无水碳酸钾、吗啡啉为原料制得中间体溴代螺环季铵盐(SQA-Br),再与四氟硼酸在乙醇溶剂中通过离子交换法得到产物四氟硼酸螺环季铵盐(SQA-BF_4)。利用FTIR、LC-MS、NMR、TG表征产品的化学组成和热稳定性。结果表明,制得产品为目标产物SQA-BF_4,其热分解温度为382℃,具有良好的热稳定性。以产物SQA-BF_4作为电解质,活性炭作为电极,组装成超级电容器,测试其电化学性能并与常用的四乙基四氟硼酸铵(Et_4NBF_4)电解质进行对比。研究发现,SQA-BF4比Et_4NBF_4具有更加优异的电化学性能,以其作为电解质的超级电容器的电压窗口可达3.0 V,比电容可达18.5 F/g,能量密度高达83.4 W·h/kg。