[發(fā)明專利]一種用于碳基超級電容器的雜多酸水系電解液在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110248616.0 | 申請日： | 2021-03-08 |
| 公開（公告）號： | CN112908723A | 公開（公告）日： | 2021-06-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 鐘新仙;梁貴超;周海云;梁華彬;楊建華;李慶余 | 申請（專利權(quán)）人： | 廣西師范大學(xué) |
| 主分類號： | H01G11/62 | 分類號： | H01G11/62 |
| 代理公司： | 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112 | 代理人： | 覃永峰 |
| 地址： | 541004 廣西壯*** | 國省代碼： | 廣西;45 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 用于 超級 電容器 雜多 水系 電解液 | ||
本發(fā)明公開了一種用于碳基超級電容器的雜多酸水系電解液，其特征在于，所述雜多酸水系電解液中設(shè)有pH值為1.0?6.0的溶劑和雜多酸，其中，溶劑為水系溶劑或油系溶劑，溶劑和雜多酸為鹽酸、硫酸、磷鉬酸、磷鎢酸、錳釩酸和磷鉬釩雜多酸中的一種或它們的混合液。這種電解液能提高碳基超級電容器的比容量,且循環(huán)壽命良好。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電化學(xué)儲能技術(shù)，具體是一種用于碳基超級電容器的雜多酸水系電解液。
背景技術(shù)
超級電容器作為一種儲能器件之一，在眾多領(lǐng)域中均有應(yīng)用，目前商用的雙電層電容器主要以碳材料為電極材料，具有穩(wěn)定性好、充放電快等優(yōu)點，但雙電層電容器比容量相對較低的特點極大限制了碳基超級電容器的使用，相對而言，雖然贗電容電極材料有較高的比容量，但循環(huán)穩(wěn)定性較差，難以投入實際應(yīng)用。
事實上，超級電容器的電化學(xué)性能不僅取決于超級電容器的電極材料，它還與超級電容器的組裝工藝和器件設(shè)計等方面有關(guān)，除此之外，選擇不同的電解液對于超級電容器的各項性能也有不同的影響。例如：有機電解液可有效拓寬超級電容器的電位窗口，但有機電解液制造成本高，導(dǎo)電性較差，且不環(huán)保，不太適合大規(guī)模使用，而傳統(tǒng)的水系電解液有著成本低廉的優(yōu)點，但如硫酸等酸性電解液易對器件造成腐蝕，而且硫酸等傳統(tǒng)水系電解液只是作為一種提供質(zhì)子的介質(zhì)，對超級電容器的電容性能并沒有顯著貢獻，所以極大限制了水系電解液的使用范圍。
針對上述此類問題，在一些研究中，研究者通過在電解液加入KI、KBr、苯醌、亞甲基藍和氫醌等具有氧化還原性的物質(zhì)來提高超級電容器的電容性能，但由于此類材料化學(xué)性質(zhì)不太穩(wěn)定，所以往往使其循環(huán)穩(wěn)定性較差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種用于碳基超級電容器的雜多酸水系電解液。這種電解液能提高碳基超級電容器的比容量,且循環(huán)壽命良好。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：
一種用于碳基超級電容器的雜多酸水系電解液，所述雜多酸水系電解液中設(shè)有pH值為1.0-6.0的溶劑和雜多酸，其中，溶劑為水系溶劑或油系溶劑，溶劑和雜多酸為鹽酸、硫酸、磷鉬酸、磷鎢酸、錳釩酸和磷鉬釩雜多酸中的一種或它們的混合液。
所述溶劑為水、乙醇或乙腈中的一種。
所述雜多酸至少包含P、Mn、Mo、Si、V和O中的一種元素。
所述雜多酸在電解液中的濃度為0.01-0.5M。
優(yōu)選地雜多酸在電解液中的濃度為0.05-0.3M。
一種超級電容器，所述超級電容器設(shè)有正極、負極、隔膜以及電解液，所述超級電容器的正極和負極為同一種碳材料、且至少為碳納米管、石墨烯、活性炭AC或碳微球中的一種，所述超級電容器中的電解液為上述電解液中的一種。
本技術(shù)方案選用雜多酸加入到電解液中，雜多酸是一種多金屬氧酸鹽，它較大的分子結(jié)構(gòu)使其具有良好的穩(wěn)定性，同時，雜多酸中的大多數(shù)過渡金屬離子(如：Mo、V、Mn等)均具有多種價態(tài)，具有良好的氧化還原可逆性，本技術(shù)方案以雜多酸作為碳基超級電容器的電解液，成功制備出了容量較高、循環(huán)穩(wěn)定性良好的超級電容器。
超級電容器在使用制備得到的電解液后，可增大碳基超級電容器的比容量，循環(huán)穩(wěn)定性良好，超級電容器比容量增大的機理為：在超級電容器充電時，正極發(fā)生氧化反應(yīng)，將低價態(tài)的過渡金屬氧化成高價態(tài)，并吸附在電極材料表面，負極發(fā)生還原反應(yīng)，將高價態(tài)的過渡金屬還原成低價。
這種電解液能提高碳基超級電容器的比容量,且循環(huán)壽命良好。
附圖說明
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