N,N-二甲基-N-乙基金刚烷铵四氟硼酸盐的制备及其在超级电容器中的应用

发布时间：2020-05-10 09:16

【摘要】：电解液性能的优劣对于超级电容器的总体性能有着至关重要的影响。电化学窗口宽、稳定性好的电解液能够在很大程度上提升超级电容器的能量密度?循环稳定性等重要性能。因此,电解液的优选对于超级电容器来说是极其重要的。而电解质对于电解液的电化学窗口、稳定性等方面的影响也是非常重大的,结构不同的电解质的电化学性能具有明显的差异。因此,本文筛选合成了具有刚性笼状稳定结构的新型电解质:N,N-二甲基-N-乙基金刚烷铵四氟硼酸盐(简称DMEA-BF_4),并将其应用于超级电容器中,探究了由这种电解质的超电容性能。本论文的主要内容包含如下几个部分:(1)以具有刚性笼状结构的金刚烷胺为母体,通过Echweiler-clarke反应以及烷基化和离子交换成功地制备得到了N,N-二甲基-N-乙基金刚烷铵四氟硼酸新型的季铵盐,以傅里叶变换红外波谱?核磁共振氢谱?核磁共振碳谱对产物进行了表征,经过实验分析发现为目标产物。通过调整反应的温度?时间?pH值对反应进行了优化,得到了最佳的反应条件。(2)把制备得到的N,N-二甲基-N-乙基金刚烷铵四氟硼酸盐与超级电容器常见的溶剂碳酸丙烯酯(PC)?乙腈(AN)混合,配制成不同浓度的有机电解液。以常见的活性炭电极研究了该电解液的超电容性质。通过实验发现,在电流密度为0.5 A·g~(-1)的测试条件下,乙腈类电解液的比电容能达到132.35 F·g~(-1),能量密度能达到41.36 Wh·kg~(-1),循环10000次后循环寿命仍然能保留初始容量的91.52%,而碳酸丙烯酯类电解液分别为102.04 F·g~(-1),31.89 Wh·kg~(-1),93.24%,均表现出较为优越的电化学性能以及很好的循环稳定性。两类电解液分别具有不同的特点,其中以AN作为溶剂时超级电容器的性能最佳。总之,该新型季铵盐的电化学稳定性好,在稳定性以及循环寿命等方面,均有不同程度的提升,为开发新型超级电容器电解液提供了新思路。
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超级电容器,储能器件

随着经济的发展以及社会的进步，我们对能源的消耗日益增多化石燃料资源来了极大的能源问题和环境问题诸如：二氧化碳气体排放造成的温室效应燃料的烟尘导致的雾霾等大气污染废弃物的随意排放带来的水污染等问题。[1,2]我们以来倡导可持续发展，可持续清洁的能源技术需要进一步发展但是，，清洁可源的发展有很多限制例如，对于环境的要求条件非常高，如，风能地热能潮能源技术必须在特定的地理位置或者特定的气候条件下才可以实现较好的利用境条件下，这些能源的贡献是很有限的但是，值得注意的是，虽然这些能源技境的制约，它们所产生的能量却是无比巨大的因此，为了最大化新能源的力量的发展是必然的储能器件能够在一定程度上弥补这些新能源技术的缺陷我们储能器件将新能源技术产生的过剩的能量(通常是电能)储存起来以待不时之需能在一定程度上缓解能源的压力在储能器件领域，要属二次电池燃料电池和电电容器的应用最为广泛 .2 超级电容器的简介

超级电容器,应用需求

图 1-2 形态各异的超级电容器Figure 1-2 Different types of supercapacitors超级电容器在外观结构以及具体细节等方面会根据实际的需求而有很大的不同，如图所示商业化的超级电容器由于制造商或者特定的应用需求会导致超级电容器的材料不同但是它们都具有共同的结构：正负极和隔膜以及电解液，如图 1 3 所示
【学位授予单位】：渤海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM53;O646.1

【参考文献】