《離子液體基電解質在超級電容器中的套用研究》是依託中南大學，由劉洪濤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：離子液體基電解質在超級電容器中的套用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉洪濤
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對目前超級電容器發展的瓶頸-能量密度明顯不足，提出其核心問題在於電解質的套用設計。超級電容器的工作原理決定了其能量密度最大限度地受制於電容器的工作電壓，而電解質的電化學電位視窗是工作電壓實現的基礎。因此，電解質對超級電容器的能量性能起著關鍵作用。本項目以無環境污染，且具有寬電化學電位視窗的離子液體為媒介，設計能大幅度提高超級電容器性能的離子液體基電解質，包括無溶劑純離子液體電解質、離子液體膠固體電解質和離子液體聚合物凝膠電解質等；通過離子液體基電解質在所設計的非對稱混合電容器中的套用研究，解析電極材料在非質子電解質中實現法拉第準電容儲/放電機制，為最佳化超級電容器性能提供基本理論依據和實驗數據支持。
結題摘要
超級電容器作為一種長壽命、高功率的新型電化學儲能器件發展迅速。然而，其能量密度卻不足傳統電池的十分之一。為了提高超級電容器的能量密度，增加電容器的電容和工作電壓是可行的兩種途徑。由於超級電容器的能量密度與工作電壓的平方成正比，因此，通過設計合適的電解質來擴大器件的工作電壓在理論上對提高超級電容器的能量性能最行之有效。本項目以離子液體為媒介設計電解質，製備了質子離子液體/固體酸複合電解質，相對於傳統固體酸電解質電導率提高2-4個數量級；合成了質子離子液體/矽凝膠固態無機電解質，室溫電導率達到5.24×10-3 S/cm；合成了質子離子液體/PVA複合凝膠電解質和摻離子液體的PVDF/PVAc複合凝膠電解質，這兩種膜態電解質光滑而有韌性，電導率量級均在10-3 S/cm。所有基於離子液體設計的電解質的電位視窗均為3V左右，組裝的炭基超級電容器具有70-100F/g的電容，且在500-1000次的充放電循環中能保持90%左右的容量。這些離子液體基電解質不揮發，無滲漏，安全環保，且易於實現柔性器件設計，為超級電容器的發展提供了可行的發展方向和基礎數據支持。
