發(fā)布時(shí)間：2020-05-10 09:16

【摘要】：電解液性能的優(yōu)劣對(duì)于超級(jí)電容器的總體性能有著至關(guān)重要的影響。電化學(xué)窗口寬、穩(wěn)定性好的電解液能夠在很大程度上提升超級(jí)電容器的能量密度?循環(huán)穩(wěn)定性等重要性能。因此,電解液的優(yōu)選對(duì)于超級(jí)電容器來(lái)說(shuō)是極其重要的。而電解質(zhì)對(duì)于電解液的電化學(xué)窗口、穩(wěn)定性等方面的影響也是非常重大的,結(jié)構(gòu)不同的電解質(zhì)的電化學(xué)性能具有明顯的差異。因此,本文篩選合成了具有剛性籠狀穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的新型電解質(zhì):N,N-二甲基-N-乙基金剛烷銨四氟硼酸鹽(簡(jiǎn)稱DMEA-BF_4),并將其應(yīng)用于超級(jí)電容器中,探究了由這種電解質(zhì)的超電容性能。本論文的主要內(nèi)容包含如下幾個(gè)部分:(1)以具有剛性籠狀結(jié)構(gòu)的金剛烷胺為母體,通過(guò)Echweiler-clarke反應(yīng)以及烷基化和離子交換成功地制備得到了N,N-二甲基-N-乙基金剛烷銨四氟硼酸新型的季銨鹽,以傅里葉變換紅外波譜?核磁共振氫譜?核磁共振碳譜對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)為目標(biāo)產(chǎn)物。通過(guò)調(diào)整反應(yīng)的溫度?時(shí)間?pH值對(duì)反應(yīng)進(jìn)行了優(yōu)化,得到了最佳的反應(yīng)條件。(2)把制備得到的N,N-二甲基-N-乙基金剛烷銨四氟硼酸鹽與超級(jí)電容器常見(jiàn)的溶劑碳酸丙烯酯(PC)?乙腈(AN)混合,配制成不同濃度的有機(jī)電解液。以常見(jiàn)的活性炭電極研究了該電解液的超電容性質(zhì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在電流密度為0.5 A·g~(-1)的測(cè)試條件下,乙腈類電解液的比電容能達(dá)到132.35 F·g~(-1),能量密度能達(dá)到41.36 Wh·kg~(-1),循環(huán)10000次后循環(huán)壽命仍然能保留初始容量的91.52%,而碳酸丙烯酯類電解液分別為102.04 F·g~(-1),31.89 Wh·kg~(-1),93.24%,均表現(xiàn)出較為優(yōu)越的電化學(xué)性能以及很好的循環(huán)穩(wěn)定性。兩類電解液分別具有不同的特點(diǎn),其中以AN作為溶劑時(shí)超級(jí)電容器的性能最佳�？傊�,該新型季銨鹽的電化學(xué)穩(wěn)定性好,在穩(wěn)定性以及循環(huán)壽命等方面,均有不同程度的提升,為開(kāi)發(fā)新型超級(jí)電容器電解液提供了新思路。
【圖文】：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及社會(huì)的進(jìn)步，我們對(duì)能源的消耗日益增多 化石燃料資源來(lái)了極大的能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題 諸如：二氧化碳?xì)怏w排放造成的溫室效應(yīng) 燃料的煙塵導(dǎo)致的霧霾等大氣污染 廢棄物的隨意排放帶來(lái)的水污染等問(wèn)題。[1,2]我們以來(lái)倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展，可持續(xù) 清潔的能源技術(shù)需要進(jìn)一步發(fā)展 但是，，清潔 可源的發(fā)展有很多限制 例如，對(duì)于環(huán)境的要求條件非常高，如，風(fēng)能 地?zé)崮?潮能源技術(shù)必須在特定的地理位置或者特定的氣候條件下才可以實(shí)現(xiàn)較好的利用境條件下，這些能源的貢獻(xiàn)是很有限的 但是，值得注意的是，雖然這些能源技境的制約，它們所產(chǎn)生的能量卻是無(wú)比巨大的 因此，為了最大化新能源的力量的發(fā)展是必然的 儲(chǔ)能器件能夠在一定程度上彌補(bǔ)這些新能源技術(shù)的缺陷 我們儲(chǔ)能器件將新能源技術(shù)產(chǎn)生的過(guò)剩的能量(通常是電能)儲(chǔ)存起來(lái)以待不時(shí)之需能在一定程度上緩解能源的壓力 在儲(chǔ)能器件領(lǐng)域，要屬二次電池 燃料電池和電電容器的應(yīng)用最為廣泛 .2 超級(jí)電容器的簡(jiǎn)介

圖 1-2 形態(tài)各異的超級(jí)電容器Figure 1-2 Different types of supercapacitors超級(jí)電容器在外觀結(jié)構(gòu)以及具體細(xì)節(jié)等方面會(huì)根據(jù)實(shí)際的需求而有很大的不同，如圖 所示 商業(yè)化的超級(jí)電容器由于制造商或者特定的應(yīng)用需求會(huì)導(dǎo)致超級(jí)電容器的材料不同 但是它們都具有共同的結(jié)構(gòu)：正負(fù)極和隔膜以及電解液，如圖 1 3 所示
【學(xué)位授予單位】：渤海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM53;O646.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2657080