一種超級(jí)電容器用氧化還原型復(fù)合電解液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種超級(jí)電容器用氧化還原型復(fù)合電解液，是以桑色素或醌茜素磺酸 為電解液活性劑，與H2SO^液形成的復(fù)合電解液，屬于超級(jí)電容器電解液的活性劑領(lǐng)域 二、
【背景技術(shù)】
[0002] 超級(jí)電容器（supercapacitors)作為一種新型的儲(chǔ)能器件，具有高功率、自身壽 命和循環(huán)壽命長(zhǎng)、充放電速度快、效率高、對(duì)環(huán)境無污染、使用溫度范圍寬和安全性高等特 點(diǎn)，成為新能源領(lǐng)域的應(yīng)用熱點(diǎn)。為了提升超級(jí)電容器的電化學(xué)性能，通?？梢哉{(diào)控電極材 料的類型和用量，亦可以通過調(diào)控電解液的類型和用量來改變超級(jí)電容器的性能。目前，科 學(xué)家們主要集中在炭電極材料的調(diào)控與優(yōu)化領(lǐng)域，而對(duì)于電解液方面的研究較少。
[0003]電解液是具有離子導(dǎo)電性的溶液，為超級(jí)電容器的正常工作提供離子，是電容器 中關(guān)鍵的組成部分之一。理想的電解液應(yīng)具備以下特點(diǎn)：（1)電導(dǎo)率要高。（2)電解液本身 不應(yīng)該與電極材料發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，且有較高的分解電壓。（3)使用溫度范圍要寬， 至少要在-25~70°C的溫度范圍內(nèi)均能夠穩(wěn)定工作。（4)對(duì)環(huán)境污染小，最好是無毒、無味、 不易燃燒、配比簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉。根據(jù)電解液形態(tài)不同可將其分為：液態(tài)、固體、凝膠電解質(zhì) 三類。
[0004]為了進(jìn)一步提升超級(jí)電容器性能的要求，科學(xué)家圍繞著電解液開展研究，當(dāng)前的 研究主要集中在電解液中的溶劑和電解質(zhì)方面。電解液中的添加劑方面主要研究領(lǐng)域集中 在電解液H2SO4中添加KI、KBr、VOSO4、氫醌、亞甲基藍(lán)、木質(zhì)素磺酸鹽等；電解液KOH中添加 K4Fe(CN) 6、K3Fe(CN)6、對(duì)苯二胺、鄰苯二胺等。就電解液H2SO4中添加劑而言，主要集中在含 有羥基的氫醌領(lǐng)域，其在充放電過程中的作用過程如下：
[0005]
[0006] 桑色素為無色或淡黃色結(jié)晶粉末（結(jié)構(gòu)式如下），可以溶于氏504溶液，常用于金屬 離子的熒光指示劑。在超級(jí)電容器的充放電過程中，由于該物質(zhì)含有5個(gè)羥基，可以得失5 個(gè)電子，顯著大于傳統(tǒng)的氧化還原助劑（如氫醌的2個(gè)電子），從而能夠大幅度提升超級(jí)電 容器的電化學(xué)性能（特別是增大比電容值）。
[0007]
[0008] 此外，醌茜素磺酸為橙紅色粉末（結(jié)構(gòu)式如下），可以溶于H2SO4溶液，常用于金屬 離子的熒光指示劑。在超級(jí)電容器的充放電過程中，由于該物質(zhì)含有4個(gè)羥基，可以得失4 個(gè)電子，明顯大于傳統(tǒng)的氧化還原助劑（如氫醌的2個(gè)電子），從而有效提升超級(jí)電容器的 電化學(xué)性能（特別是增大比電容值）。
[0009]
[0010] 目前，就超級(jí)電容器的氧化還原型電解液的活性劑而言，鮮有報(bào)道。該發(fā)明涉及的 桑色素（或醌茜素磺酸）型電解液活性劑具有廉價(jià)易得、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。 三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明旨在提供一種超級(jí)電容器用氧化還原型復(fù)合電解液，所要解決的技術(shù)問題 是通過優(yōu)化電解液的組成以提高超級(jí)電容器的電化學(xué)性能。
[0012] 本發(fā)明超級(jí)電容器用氧化還原型復(fù)合電解液，是由空白電解液和電解液活性劑復(fù) 配后形成的復(fù)合電解液，所述空白電解液為H2SO4溶液，所述電解液活性劑為桑色素或醌茜 素磺酸；
[0013] 復(fù)合電解液中電解液活性劑的濃度為0.l-30mmol/L，優(yōu)選范圍0. 5-10mm〇l/L，復(fù) 合電解液中H2SO^濃度為l-5mol/L〇
[0014] 電化學(xué)性能測(cè)試：
[0015] 在三電極體系中，以鉑電極（6cm2)為輔助電極，飽和甘汞電極為參比電極，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的質(zhì)量比為80:15:5制備的電極為工作電極，本發(fā)明制備的復(fù) 合電解液為工作電解液。采用電化學(xué)工作站進(jìn)行循環(huán)伏安、恒流充放電及交流阻抗等電化 學(xué)測(cè)試。
[0016] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0017] 1、本發(fā)明提出在電化學(xué)測(cè)試過程中，在H2SO4溶液為電解液中添加桑色素或醌茜 素磺酸作為新型氧化還原型電解液活性劑，具有廉價(jià)、易得的特點(diǎn)。
[0018] 2、本發(fā)明所得到的復(fù)合電解液（H2SO4溶液為電解液、桑色素或醌茜素磺酸作為氧 化還原型活性）組裝形成超級(jí)電容器，具有比電容高、循環(huán)性能好等特點(diǎn)。
[0019] 3、本發(fā)明反應(yīng)周期短，易于操作，對(duì)反應(yīng)條件要求不高，可實(shí)現(xiàn)高必能超級(jí)電容器 的規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。 四、
【附圖說明】
[0020] 圖1在lmol/L的職04電解液中，分別添加0 (也就是未添加電解液活性劑）、 0. 5mmol/L桑色素、I. 5mmol/L桑色素、5mmol/L醌茜素磺酸、10mmol/L醌茜素磺酸作為電解 液活性劑，以鉑電極為輔助電極、飽和甘汞電極為參比電極，炭材料電極為工作電極，通過 三電極體系進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，所得到的比電容數(shù)值隨電流密度的變化曲線。由圖1可以看 出，在H2SO4電解液中添加適量的桑色素或醌茜素磺酸作為電解液活性劑，可以顯著提升超 級(jí)電容器的電化學(xué)性能。 五、
【具體實(shí)施方式】
[0021] 實(shí)施例1 :
[0022] 在三電極體系中，以鉑電極（6cm2)為輔助電極，飽和甘汞電極為參比電極，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的質(zhì)量比為80:15:5制備的電極為工作電極，利用復(fù)合電解液 為工作電解液。采用電化學(xué)工作站進(jìn)行循環(huán)伏安、恒流充放電及交流阻抗等電化學(xué)測(cè)試。
[0023] 復(fù)合電解液為H2SO4和桑色素的混合溶液，其中H#04的濃度為lmol/L，桑色素的 濃度為 〇. 5mmol/L。
[0024] 實(shí)施例2 :
[0025] 在三電極體系中，以鉑電極（6cm2)為輔助電極，飽和甘汞電極為參比電極，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的質(zhì)量比為80:15:5制備的電極為工作電極，利用復(fù)合電解液 為工作電解液。采用電化學(xué)工作站進(jìn)行循環(huán)伏安、恒流充放電及交流阻抗等電化學(xué)測(cè)試。
[0026] 復(fù)合電解液為H2SO4和桑色素的混合溶液，其中H#04的濃度為lmol/L，桑色素的 濃度為I. 5mmol/L。
[0027] 實(shí)施例3 :
[0028] 在三電極體系中，以鉑電極（6cm2)為輔助電極，飽和甘汞電極為參比電極，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的質(zhì)量比為80:15:5制備的電極為工作電極，利用復(fù)合電解液 為工作電解液。采用電化學(xué)工作站進(jìn)行循環(huán)伏安、恒流充放電及交流阻抗等電化學(xué)測(cè)試。
[0029] 復(fù)合電解液為H2SO4和醌茜素磺酸的混合溶液，其中H#04的濃度為lmol/L，醌茜 素磺酸的濃度為5mmol/L。
[0030] 實(shí)施例4 :
[0031] 在三電極體系中，以鉑電極（6cm2)為輔助電極，飽和甘汞電極為參比電極，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的質(zhì)量比為80:15:5制備的電極為工作電極，利用復(fù)合電解液 為工作電解液。采用電化學(xué)工作站進(jìn)行循環(huán)伏安、恒流充放電及交流阻抗等電化學(xué)測(cè)試。
[0032] 復(fù)合電解液為H2SO4和醌茜素磺酸的混合溶液，其中H#04的濃度為lmol/L，醌茜 素磺酸的濃度為10mm〇l/L。
[0033] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超級(jí)電容器用氧化還原型復(fù)合電解液，其特征在于：是由空白電解液和電解液 活性劑復(fù)配后形成的復(fù)合電解液，所述空白電解液為H 2SO4溶液，所述電解液活性劑為桑色 素或醌茜素磺酸。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電解液，其特征在于： 復(fù)合電解液中電解液活性劑的濃度為〇. l-30mmol/L ; 復(fù)合電解液中氏504的濃度為l-5mol/L〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電解液，其特征在于： 復(fù)合電解液中電解液活性劑的濃度為〇. 5-10mm〇l/L。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超級(jí)電容器用氧化還原型復(fù)合電解液，是由空白電解液和電解液活性劑復(fù)配后形成的復(fù)合電解液，所述空白電解液為H2SO4溶液，所述電解液活性劑為桑色素或醌茜素磺酸。本發(fā)明利用桑色素或醌茜素磺酸為新型氧化還原型電解液活性劑，與H2SO4溶液形成復(fù)合電解液，能夠顯著提高超級(jí)電容器的電化學(xué)性能。
【IPC分類】H01G11/64
【公開號(hào)】CN105023765
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510501320
【發(fā)明人】張忠潔, 曹晏
【申請(qǐng)人】安徽大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年8月14日