一種三元混合型離子液體電解液及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電解液制備技術領域，具體涉及一種三元混合型離子液體電解液及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 離子液體以其優良的物理化學性質，作為理想的"綠色"溶劑、新型反應介質和 "軟"功能材料，已成為多學科交叉的、最活躍的綠色化學前沿研究領域之一。離子液體具有 電化學窗口寬闊，化學穩定性好，不揮發，易儲存和可循環使用等優點，使其在電化學研究 領域具有極高的應用潛力。雖然離子液體基超級電容器表現出諸多優點，但其缺點是不能 與活性炭材料很好的浸潤，同時較高的粘度也降低了其電導率，使得這一類電解液的比電 容較低。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于提供一種與活性炭材料能夠很好的浸潤，同時具有較高電導率 的三元混合型離子液體電解液。
[0004] 本發明的另一目的還在于提供一種三元混合型離子液體電解液的制備方法。
[0005] 本發明采用的技術方案是：一種三元混合型離子液體電解液，由電解質鹽、離子液 體和有機溶劑組成。
[0006] 優選的，所述的電解質鹽是四乙基四氟硼酸銨（CSH2(]BF4N)。
[0007] 優選的，所述的離子液體是1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體（[Bmim] BF4)〇
[0008] 優選的，所述的有機溶劑是碳酸丙烯酯。
[0009] 優選的，按摩爾比，電解質鹽：離子液體=0· 02-0. 06:1。
[0010] 優選的，以電解質鹽和離子液體的混合液為溶質，以有機溶劑為溶劑，配成濃度為 0. 5-1. 5mol·L1電解液。
[0011] -種三元混合型離子液體電解液的制備方法，包括如下步驟：
[0012] 1)將四乙基四氟硼酸銨和1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，按摩爾比 0. 02-0. 06:1混合，在氮氣保護下，室溫攪拌40-50h，配成混合液，真空干燥，使含水量小于 0· 06 %，得CSH2QBF4N/ [Bmim]BFjg合液。
[0013] 2)以切2，以/[8111加]8?4為溶質，以碳酸丙烯酯為溶劑，配制成0.5-1.5111 〇1·!^1 的電解液。
[0014] 本發明的有益效果是：
[0015] 1.本發明的三元混合型離子液體電解液，具有電化學窗口寬闊、電導率較高、內阻 較小等優點，并且制備方法簡單，與商用電解液比較，該混合電解液價格更低廉，性能更為 突出，在作為超級電容器電解液應用方面有著較大的潛力。
[0016]2.本發明，將離子液體、四氟硼酸四乙基銨和有機溶劑混合而形成的三元體系，不 僅解決了離子液體與活性炭材料浸潤的問題，有機溶劑的加入，還大幅降低了離子液體的 粘度，提高了電導率，進而提高了電解液的比電容，總體增強了電解液的電化學性能。
【附圖說明】
[0017] 圖1為三元混合型離子液體電解液超級電容器的循環伏安圖。
[0018] 圖2為三元混合型離子液體電解液超級電容器的恒流充放電圖。
[0019] 圖3為三元混合型離子液體電解液超級電容器的交流阻抗圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面以具體實施例對本發明做進一步說明。
[0021] 實施例1三元混合型離子液體電解液的制備
[0022] 1.將四乙基四氟硼酸銨（CSH2QBF4N)和1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液 體（[Bmim]BF4)，分別真空干燥48h。按四乙基四氟硼酸銨（CSH2QBF4N)和1- 丁基-3-甲 基咪唑四氟硼酸鹽離子液體（[Bmim]BF4)的摩爾比為0.02:1，稱量一定量的 CSH2QBF4N，室溫攪拌 48h，配成CSH2QBF4N/ [Bmim]BFjg合液。將CSH2QBF4N/ [Bmim]BFjg合液， 在80°C下真空干燥，用封口膜密封，再移至保干器中備用。所有配置過程均在氮氣氛圍下的 手套箱中進行。（^ 2。8?以/[81^111]8?4混合液經卡爾費休水分儀伍1'-08)測定，產物含水量小 于 0· 06%。
[0023] 2.以CsH2QBF4N/[Bmim]BF4為溶質，以碳酸丙烯酯為溶劑，配成lmol*L―1的三元混 合型離子液體電解液。
[0024] 實施例2三元混合型離子液體電解液的制備
[0025] 1.將四乙基四氟硼酸銨（CSH2QBF4N)和1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液 體（[Bmim]BF4)，分別真空干燥48h。按四乙基四氟硼酸銨（CSH2QBF4N)和1- 丁基-3-甲 基咪唑四氟硼酸鹽離子液體（[Bmim]BF4)的摩爾比為0.04:1，稱量一定量的 CSH2QBF4N，室溫攪拌 48h，配成CSH2QBF4N/ [Bmim]BFjg合液。將CSH2QBF4N/ [Bmim]BFjg合液， 在80°C下真空干燥，用封口膜密封，再移至保干器中備用。所有配置過程均在氮氣氛圍下的 手套箱中進行。（^ 2。8?以/[81^111]8?4混合液經卡爾費休水分儀伍1'-08)測定，產物含水量小 于 0· 06%。
[0026] 2.以CsH2QBF4N/[Bmim]BF4為溶質，以碳酸丙烯酯為溶劑，配成lmol*L―1的三元混 合型離子液體電解液。
[0027] 實施例3三元混合型離子液體電解液的制備
[0028] 1.將四乙基四氟硼酸銨（CSH2QBF4N)和1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液 體（[Bmim]BF4)，分別真空干燥48h。按四乙基四氟硼酸銨（CSH2QBF4N)和1- 丁基-3-甲 基咪唑四氟硼酸鹽離子液體（[Bmim]BF4)的摩爾比為0.06:1，稱量一定量的 CSH2QBF4N，室溫攪拌 48h，配成CSH2QBF4N/ [Bmim]BFjg合液。將CSH2QBF4N/ [Bmim]BFjg合液， 在80°C下真空干燥，用封口膜密封，再移至保干器中備用。所有配置過程均在氮氣氛圍下的 手套箱中進行。（^ 2。8?以/[81^111]8?4混合液經卡爾費休水分儀伍1'-08)測定，產物含水量小 于 0· 06%。
[0029] 2.以CsH2QBF4N/[Bmim]BF4為溶質，以碳酸丙烯酯為溶劑，配成lmol*L―1的三元混 合型離子液體電解液。
[0030] 實施例4三元混合型離子液體電解液的應用
[0031] 卷芯型超級電容器的組裝：將活性炭材料制成的漿料涂在鋁箱集流體 上，30MPa下壓成電極片，用作正、負電極（正極：87_X12. 5_X110μm，負極： 70mmX12. 5mmX80μm)。單面除炭，釘上鋁引線，極片按順序疊在一起，緊緊纏好后做成卷 芯，130°C下真空干燥16h。將制成的卷芯移至手套箱，裝入電解池中，加注適量實施例1-3 制備的三元混合型離子液體電解液，真空下浸潤5min后裝入鋁殼中，封口后組裝成卷芯型 超級電容器。實驗結果如表1所示。
[0032] 表1三元混合型電解液在充放電時的電化學性能參數
[0033]
[0034] 由表1可見，CSH2(]BF4N和摩爾比0. 02:1作為電解質與碳酸丙烯酯組 成的三元混合電解液具有更高的能量密度、功率密度、工作比電容和更好的充放電效率。
【主權項】
1. 一種三元混合型離子液體電解液，其特征在于，由電解質鹽、離子液體和有機溶劑組 成。2. 根據權利要求1所述的一種三元混合型離子液體電解液，其特征在于，所述的電解 質鹽是四乙基四氟硼酸銨。3. 根據權利要求1所述的一種三元混合型離子液體電解液，其特征在于，所述的離子 液體是1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體。4. 根據權利要求1所述的一種三元混合型離子液體電解液，其特征在于，所述的有機 溶劑是碳酸丙烯酯。5. 根據權利要求1-4任一所述的一種三元混合型離子液體電解液，其特征在于，按摩 爾比，電解質鹽：離子液體=〇. 02-0. 06:1。6. 根據權利要求5所述的一種三元混合型離子液體電解液，其特征在于，以電解質鹽 和離子液體的混合液為溶質，以有機溶劑為溶劑，配成濃度為〇. 5-1. 5mol·I/1的電解液。7. -種三元混合型離子液體電解液的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 將四乙基四氟硼酸銨和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，按摩爾比 0. 02-0. 06:1混合，在氮氣保護下，室溫攪拌40-50h，配成混合液，真空干燥，使含水量小于 0· 06 %，得CSH2QBF4N/ [Bmim]BFjg合液； 2) 以切2，以/[81^111]8?4為溶質，以碳酸丙烯酯為溶劑，配制成0.5-1.5111 〇1噸1勺電 解液。8. 權利要求1所述的三元混合型離子液體電解液在制備超級電容器中的應用。9. 根據權利要求9所述的應用，其特征在于：將活性炭材料制成的正、負電極片置于權 利要求1所述的三元混合型離子液體電解液中，真空下浸潤5-10min。
【專利摘要】本發明涉及一種三元混合型離子液體電解液及其制備方法和應用。將四乙基四氟硼酸銨和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，按摩爾比0.02-0.06:1混合，在氮氣保護下，室溫攪拌40-50h，配成混合液，真空干燥，使含水量小于0.06％，得C8H20BF4N/[Bmim]BF4混合液。以C8H20BF4N/[Bmim]BF4為溶質，以碳酸丙烯酯為溶劑，配制成0.5-1.5mol·L–1的電解液。本發明的三元混合型離子液體電解液，具有電化學窗口寬闊、電導率較高、內阻較小等優點，并且制備方法簡單，與商用電解液比較，該混合電解液價格更低廉，性能更為突出，在作為超級電容器電解液應用方面有著較大的潛力。
【IPC分類】H01G11/62, H01G11/58
【公開號】CN105304353
【申請號】CN201510853272
【發明人】張慶國, 魏穎, 張光菊, 仇方圓, 劉東野, 蘇明明, 郭景陽
【申請人】渤海大學
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月26日