一种超级电容器用氧化还原型复合电解液制造技术

本发明专利技术公开了一种超级电容器用氧化还原型复合电解液，是由空白电解液和电解液活性剂复配后形成的复合电解液，所述空白电解液为H2SO4溶液，所述电解液活性剂为桑色素或醌茜素磺酸。本发明专利技术利用桑色素或醌茜素磺酸为新型氧化还原型电解液活性剂，与H2SO4溶液形成复合电解液，能够显著提高超级电容器的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超级电容器用氧化还原型复合电解液，是以桑色素或醌茜素磺酸 为电解液活性剂，与H2SO^液形成的复合电解液，属于超级电容器电解液的活性剂领域 二、
技术介绍
超级电容器（supercapacitors)作为一种新型的储能器件，具有高功率、自身寿 命和循环寿命长、充放电速度快、效率高、对环境无污染、使用温度范围宽和安全性高等特 点，成为新能源领域的应用热点。为了提升超级电容器的电化学性能，通常可以调控电极材 料的类型和用量，亦可以通过调控电解液的类型和用量来改变超级电容器的性能。目前，科 学家们主要集中在炭电极材料的调控与优化领域，而对于电解液方面的研究较少。电解液是具有离子导电性的溶液，为超级电容器的正常工作提供离子，是电容器 中关键的组成部分之一。理想的电解液应具备以下特点：（1)电导率要高。（2)电解液本身 不应该与电极材料发生化学或电化学反应，且有较高的分解电压。（3)使用温度范围要宽， 至少要在-25~70°C的温度范围内均能够稳定工作。（4)对环境污染小，最好是无毒、无味、 不易燃烧、配比简单、价格低廉。根据电解液形态不同可将其分为：液态、固体、凝胶电解质 三类。为了进一步提升超级电容器性能的要求，科学家围绕着电解液开展研究，当前的 研究主要集中在电解液中的溶剂和电解质方面。电解液中的添加剂方面主要研究领域集中 在电解液H2SO4中添加KI、KBr、VOSO4、氢醌、亚甲基蓝、木质素磺酸盐等；电解液KOH中添加 K4Fe(CN) 6、K3Fe(CN)6、对苯二胺、邻苯二胺等。就电解液H2SO4中添加剂而言，主要集中在含 有羟基的氢醌领域，其在充放电过程中的作用过程如下： 桑色素为无色或淡黄色结晶粉末（结构式如下），可以溶于氏504溶液，常用于金属 离子的荧光指示剂。在超级电容器的充放电过程中，由于该物质含有5个羟基，可以得失5 个电子，显著大于传统的氧化还原助剂（如氢醌的2个电子），从而能够大幅度提升超级电 容器的电化学性能（特别是增大比电容值）。 此外，醌茜素磺酸为橙红色粉末（结构式如下），可以溶于H2SO4溶液，常用于金属 离子的荧光指示剂。在超级电容器的充放电过程中，由于该物质含有4个羟基，可以得失4 个电子，明显大于传统的氧化还原助剂（如氢醌的2个电子），从而有效提升超级电容器的 电化学性能（特别是增大比电容值）。 目前，就超级电容器的氧化还原型电解液的活性剂而言，鲜有报道。该专利技术涉及的 桑色素（或醌茜素磺酸）型电解液活性剂具有廉价易得、稳定性强等特点。 三、
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种超级电容器用氧化还原型复合电解液，所要解决的技术问题 是通过优化电解液的组成以提高超级电容器的电化学性能。 本专利技术超级电容器用氧化还原型复合电解液，是由空白电解液和电解液活性剂复 配后形成的复合电解液，所述空白电解液为H2SO4溶液，所述电解液活性剂为桑色素或醌茜 素磺酸； 复合电解液中电解液活性剂的浓度为0.l-30mmol/L，优选范围0. 5-10mm〇l/L，复 合电解液中H2SO^浓度为l-5mol/L〇 电化学性能测试： 在三电极体系中，以铂电极（6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，本专利技术制备的复 合电解液为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化 学测试。 与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在： 1、本专利技术提出在电化学测试过程中，在H2SO4溶液为电解液中添加桑色素或醌茜 素磺酸作为新型氧化还原型电解液活性剂，具有廉价、易得的特点。 2、本专利技术所得到的复合电解液（H2SO4溶液为电解液、桑色素或醌茜素磺酸作为氧 化还原型活性）组装形成超级电容器，具有比电容高、循环性能好等特点。 3、本专利技术反应周期短，易于操作，对反应条件要求不高，可实现高必能超级电容器 的规模化工业生产。 四、【附图说明】 图1在lmol/L的职04电解液中，分别添加0 (也就是未添加电解液活性剂）、 0. 5mmol/L桑色素、I. 5mmol/L桑色素、5mmol/L醌茜素磺酸、10mmol/L醌茜素磺酸作为电解 液活性剂，以铂电极为辅助电极、饱和甘汞电极为参比电极，炭材料电极为工作电极，通过 三电极体系进行电化学测试，所得到的比电容数值随电流密度的变化曲线。由图1可以看 出，在H2SO4电解液中添加适量的桑色素或醌茜素磺酸作为电解液活性剂，可以显著提升超 级电容器的电化学性能。 五、【具体实施方式】 实施例1 : 在三电极体系中，以铂电极（6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，利用复合电解液 为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学测试。 复合电解液为H2SO4和桑色素的混合溶液，其中H#04的浓度为lmol/L，桑色素的 浓度为 〇. 5mmol/L。 实施例2 : 在三电极体系中，以铂电极（6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，利用复合电解液 为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学测试。 复合电解液为H2SO4和桑色素的混合溶液，其中H#04的浓度为lmol/L，桑色素的 浓度为I. 5mmol/L。 实施例3 : 在三电极体系中，以铂电极（6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，利用复合电解液 为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学测试。 复合电解液为H2SO4和醌茜素磺酸的混合溶液，其中H#04的浓度为lmol/L，醌茜 素磺酸的浓度为5mmol/L。 实施例4 : 在三电极体系中，以铂电极（6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，利用复合电解液 为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学测试。 复合电解液为H2SO4和醌茜素磺酸的混合溶液，其中H#04的浓度为lmol/L，醌茜 素磺酸的浓度为10mm〇l/L。 以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。【主权项】1. 一种超级电容器用氧化还原型复合电解液，其特征在于：是由空白电解液和电解液 活性剂复配后形成的复合电解液，所述空白电解液为H 2SO4溶液，所述电解液活性剂为桑色 素或醌茜素磺酸。2. 根据权利要求1所述的复合电解液，其特征在于： 复合电解液中电解液活性剂的浓度为〇. l-30mmol/L ; 复合电解液中氏504的浓度为l-5mol/L〇3. 根据权利要求1所述的复合电解液，其特征在于： 复合电解液中电解液活性剂的浓度为〇. 5-10mm〇l/L。【专利摘要】本专利技术公开了一种超级电容器用氧化还原型复合电解液，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容器用氧化还原型复合电解液，其特征在于：是由空白电解液和电解液活性剂复配后形成的复合电解液，所述空白电解液为H2SO4溶液，所述电解液活性剂为桑色素或醌茜素磺酸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠洁，曹晏，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34