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新型電解液有望制造高性能超級(jí)電容器

2018-08-10 15:55:02 中國(guó)科學(xué)院  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
新型電解液粘度低、電導(dǎo)率高、應(yīng)用溫度范圍寬,同時(shí)保持了寬電壓窗口、不可燃和易操作的特點(diǎn)。使用該電解液,研究人員組裝了安全、寬窗口、高倍率的超級(jí)電容器。

新型電解液有望制造高性能超級(jí)電容器

新型電解液粘度低、電導(dǎo)率高、應(yīng)用溫度范圍寬,同時(shí)保持了寬電壓窗口、不可燃和易操作的特點(diǎn)。使用該電解液,研究人員組裝了安全、寬窗口、高倍率的超級(jí)電容器。

最近,研究人員發(fā)展了一類具有大穩(wěn)定電壓窗口的高濃度 “water in salt”水系電解液。但是,該類電解液存在粘度高、電導(dǎo)率低、不適用于低溫等問(wèn)題,極大地限制了使用該類電解液制備的超級(jí)電容器的性能。綜上所述,設(shè)計(jì)新的電解液體系,制備安全、寬電壓窗口、高電導(dǎo)率、寬應(yīng)用溫度范圍的電解液,必將有助于改善超級(jí)電容器的性能。

近日,中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所清潔能源化學(xué)與材料實(shí)驗(yàn)室研究員閻興斌團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種制備混合電解液的方法。通過(guò)向典型的“water in salt”(WIS; 21 m LiTFSI/H2O)電解液加入共溶劑乙腈,制備了“acetonitrile/water in salt”(AWIS)混合電解液。與WIS電解液相比,AWIS混合電解液粘度低、電導(dǎo)率高、應(yīng)用溫度范圍寬。同時(shí),AWIS混合電解液保持了寬電壓窗口、不可燃和易操作的特點(diǎn)。使用該AWIS混合電解液,研究人員組裝了安全、寬窗口、高倍率的超級(jí)電容器。

該工作提供了一種將鹽與水/有機(jī)溶劑混合制備新型電解液的策略,基于該策略制備的電解液有望用于構(gòu)筑高性能儲(chǔ)能器件,如超級(jí)電容器、金屬離子混合電容器以及金屬離子電池。研究工作近期在線發(fā)表于《能源與環(huán)境科學(xué)》(Energy & Environmental Science,DOI: 10.1039/C8EE01040D)。

以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院“一三五”戰(zhàn)略規(guī)劃重點(diǎn)培育項(xiàng)目和中科院西部之光的資助和支持。

新型電解液有望制造高性能超級(jí)電容器

圖1. AWIS電解液物理化學(xué)性質(zhì)

新型電解液有望制造高性能超級(jí)電容器

圖2. 電解液結(jié)構(gòu)分析

新型電解液有望制造高性能超級(jí)電容器

圖3. 超級(jí)電容器電化學(xué)性能

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