离子液体在锂离子电池中的应用研究进展

离子液体具有蒸汽压低、热稳定性好、不易挥发、溶解能力强、环境友好、电化学稳定窗口和液程范围宽等优点,在锂离子电池领域应用前景广泛。本文按照离子液体作为电解质溶剂、与传统电解质复配或与聚合物电解质结合的应用方式,总结其对电池的安全性和热稳定性的影响,并综述了近年来离子液体在锂离子电池电解质中的应用研究进展。     

咪唑类离子液体用作电解质对燃料电池性能的影响

为优化改善燃料电池的整体性能,在自由电解质燃料电池中,考察了五种咪唑类离子液体用作燃料电池电解质时对燃料电池性能的影响。结果表明,以氢气为燃料时,在相同电流密度下,电路电压和输出功率从高到低依次为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 > 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐 > 氢氧化钠溶液 >> 氯化-1-丁基-3-甲基咪唑 > 溴化-1-丁基-3-甲基咪唑 > 1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐;以甲烷为燃料时,相同电流密度下,电路电压和输出功率从高到低则依次为溴化-1-丁基-3-甲基咪唑 > 1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐 > 氯化-1-丁基-3-甲基咪唑 > 氢氧化钠溶液> 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 > 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。以[Bmim]BF₄为氢气燃料电池电解质时,温度升高和离子液体中水含量增加,均会使燃料电池的性能减弱。     

离子液体在电池中的应用

离子液体由于具有热稳定性好、电导率高、电化学窗口宽、不挥发、不燃烧等特点,其作为新一代功能电解质材料在不同电池体系中的应用成为当前研究的热点.本文对离子液体在电池体系中的最新研究进展作了较为全面的阐述,其中着重介绍了本研究团队近年来面向锂二次电池、超级电容器和燃料电池等不同电化学体系应用研究开发的离子液体基功能电解质材...     

咪唑类离子液体混合物吸收CO2性能研究

结合常规离子液体和功能型离子液体在吸收CO₂方面的优势,将两类咪唑类离子液体进行混合,对其吸收CO₂的效果和再生性能进行了实验研究。结果表明,两类咪唑类离子液体混合后流动性明显改善,与CO₂接触气液传质顺畅;常规离子液体[bmim][BF₄]和[bmim][Tf₂N]与胺功能型离子液体[NH₂e-mim][BF₄]混合物较单一的离子液体吸收CO₂的量大,[bmim][CH₃CO₂]与[NH₂e-mim][BF₄]混合后较单一的[bmim][CH₃CO₂]吸收量有明显的减低;随着常规咪唑类离子液体阳离子碳链增长,混合离子液体吸收CO₂的效果变强;与胺乙基功能型离子液体混合吸收CO₂时,阴离子为[Tf₂N]的常规咪唑类离子液体要比阴离子为[BF₄]的吸收效果好;离子液体混合物吸收CO₂后经再生循环利用10次,混合物质量基本不变,循环使用后吸收CO₂性能为初始吸收性能的75%~85%。     

负载型氨基功能化离子液体吸附CO2性能差异研究

以Al₂O₃、SiO₂和活性炭为载体,采用浸渍法制备了负载型离子液体（[NH₂p-mim]X:X= Br-,PF₆-,BF₄-,NTf₂-）CO₂吸附剂,利用红外光谱（FT-IR）、元素分析(EA)、热重差热分析（TG-DTA）等技术对负载型离子     

锂空气电池空气电极LiCoO2电催化性能研究

自设计建立锂空气电池实验装置,研究以掺入LiCoO2作为电催化剂的空气正极的电化学性能及其放电前后催化剂结构的变化.循环伏安、XRD及充放电测试等表明,LiCoO2能够很大程度地改善空气电极的放电性能.尤其是在放电前,将掺有LiCoO2的空气正极充电至4.1 V,此时LiCoO2的Co元素呈现较高的价态（Co3＋/Co...     

离子液体在TiO2纳晶染料敏化太阳能电池中的应用

离子液体以其高稳定性、高电导率等特有的优点,成为众多领域中研究的热点。本文简单综述了离子液体的概念、结构及其在TiO2纳晶染料敏化电池的固、液态电解质中的应用,并对其应用前景进行了展望。     

离子液体凝胶聚合物电解质的三元组分相互作用研究

采用Raman光谱、傅里叶转换红外光谱和X-射线衍射光谱研究N-甲基-N-丙基哌啶双三氟甲磺酸亚胺离子液体（PP13TFSI）和双三氟甲磺酸亚胺锂盐（LiTFSI）对PVDF-HFP聚合物聚合方式的影响,结果表明,PP13TFSI、LiTFSI和PVDF-HFP是共混存在的,同时加入PP13TFSI和LiTFSI会使聚合物的聚合方式由晶体结构转变为无定形结构. 通过对电解质及其各组分的线性扫描伏安曲线和热重曲线分析可知,溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）容易残留在凝胶聚合物电解质（ILGPE）中,这会降低ILGPE的电化学稳定性和热稳定性. 作者对固态LiFePO₄|ILGPE|Li电池的倍率性能进行了研究,实验结果表明其具有较好的倍率性能,当电池倍率由C/10增大至2C,然后再回到C/10时,其容量可以恢复到原来的90.9%左右. 该研究结果对理解PP13TFSI和LiTFSI在ILGPE中的作用机理具有重要的意义.     

在离子液体中电化学还原合成2-氨基苯甲醚

利用循环伏安法研究了2-硝基苯甲醚在离子液体中的电化学还原行为。以Cu为工作电极,石墨电极为对电极,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极,在室温离子液体中电化学还原2-硝基苯甲醚合成2-氨基苯甲醚。优化了电解实验条件,在最佳实验条件(E= -1.0 V, T=50 ℃, c=74.4 mmol·L-1, Q=6 F·mol-1, Y=10:1)下2-氨基苯甲醚的产率最高可达51.3%。在离子液体中电化学合成2-氨基苯甲醚,反应条件温和,避免了有毒易挥发的溶剂、催化剂及其他支持电解质等的使用;并实现了离子液体的重复利用,为2-氨基苯甲醚提供了一条新的绿色化合成路线。     

离子选择性电极法测定离子液体中的氟离子

旨在探究是否可以利用离子选择性电极法对1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(HmimBF4)离子液体复合材料中的氟离子进行测定。得到线性响应范围是pF值为0.5～5,最适pH值为6,其检出下限为1×10~(-5) mol/L,精密度为0.75%,测得离子液体的氟离子浓度为0.19 mol/L,加标回收率为97.2%～103.2%。结果表明,离子选择性电极法具有实际操作简单、响应时间短、加标回收率高、精密度高、准确度好等优点,所以可用于样品的测定。     

二氧化钛膜参数对离子液体基染料敏化纳米薄膜太阳电池性能的影响

Photo correlation spectroscopy was used to measure the particle size distribution of TiO2 films. Other parameters, such as porosity, BET surface area, average pore size, crystallite size D101, distribution of pore size etc. were also measured. The effects of these parameters on the ionic liquid based dye-sensitized solar cells （DSC） were studied. It was concluded that the particle size distribution of nanocrystalline TiO2 played an important role on the performance of DSC. The narrow particle size distribution of nanocrystalline TiO2 increased the efficiency of DSC, while the wide distribution decreased the efficiency of DSC. From the result above, it was also concluded that the photo correlation spectroscopy was a good method to identify the performance of TiO2 films. Based on electrochemical impedance spectroscopy, we found that the particle size distribution could affect the electronic contact between the TiO2 layers as well. The narrow particle size distribution made the electronic contact between TiO2 layers better than the wide particle size distribution of the TiO2 films, and then better the electronic contact, higher the efficiency of the DSC.     

一种可高温运行的离子液体电解质燃料电池

本文采用N-甲基咪唑为原料通过溴盐的中间步骤合成了1-乙基-3甲基咪唑磷酸二氢盐([Emim]H₂PO₄)离子液体。首先利用元素分析和核磁共振确定了其组成,并测量了该离子液体的粘度和电导性能,然后使用多孔的聚偏氟乙烯作为支撑制备了离子液体电解质复合膜,120 ℃时通过交流阻抗测得其电导率为2.7×10^-2 S·cm^-1。最后将该复合膜组装在单电池中测试了不同温度下的性能,常压下120 ℃时可获得0.85 mW·cm^-2的功率密度,结果表明该复合膜的质子传导可以完全不依赖水,从而能够实现高温操作。     

离子液体对硫-超导炭黑复合材料电化学性能的影响

以热处理方法由单质硫与超导炭黑制备硫含量为59%的硫-超导炭黑复合材料.X射线衍射、扫描电镜测试表明,单质硫均匀地分散在高比表面积的超导炭黑中.如于电解液中添加室温离子液体,则可有效减弱复合材料中多硫化物在电解液的穿梭效应,提高硫复合材料的电化学性能.充放电测试表明,该硫-超导炭黑复合材料在含有离子液体的电解液中循环50周后,容量仍保持483.6mAh/g.     

室温离子液体增塑的纳米复合聚合物电解质研究

在室温离子液体N-乙基-N'-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIBF₄)增塑的凝胶聚合物电解质中加入氧化铝纳米粒子, 制备了一种纳米复合聚合物电解质(nanocomposite polymer electrolyte, NCPE). 通过示差扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、电化学阻抗谱(EIS)等手段对其进行了表征. 结果显示, 随着氧化铝纳米粒子含量的增加, NCPE的结晶度降低, 离子导电率升高. 但是, 纳米粒子的加入量过大时反而引起NCPE的离子导电率降低. 当纳米粒子填充量为w＝10%时, NCPE具有最高的室温离子导电率1.25×10^－3 S•cm^－1.     

New Type High Efficient Quasi-Solid-State Ionic Liquid Electrolyte for Dye-Sensitized Solar Cells

For the fist time the preparation of a mostly solid-state high efficiem electro-conductive material comprising 1-methyl-3-propylimidazolium iodide （MPII）, benzimidazole （BI）, iodine and lithium iodide was reported. In this electrolyte, BI acts as not only additives but also gelators. With its significant electrochemical properties, an overall efficiency of 3.07% was achieved under AM 1.5 （100 mW/cm^2）.     

Review on Comparative Study of Solid Polymer Electrolyte Polyethylene Oxide (PEO) Doped with Ionic Liquid

Future demands for energy shortages have prompted a lot of effort to be put into finding alternatives. The use of renewable energies as a revolutionary energy source has gained acceptance. Due to their high flexibility and the interaction between the electrode and the electrolyte, solid polymer electrolytes are employed as a favorable electrolyte for application of electrochemical devices to storage renewable energy. As these are easy in synthesis, have much lower mass density, shows high mechanical stability, also have low binding energy with salts, and high mobility of charge carriers, polyethylene Oxide (PEO) based electrolyte has attracted a lot of interest. Configuration rectification combining PEO with ionic liquids has been introduced to enhance the low ionic conductivity and poor thermodynamic stability of the PEO materials in high-voltage devices at ambient temperature. This configuration modification can successfully validate the applications of PEO polymer electrolyte with large electro-stable voltage ranges. Solution casting method has been used for the synthesis of polymer electrolyte. The essential physical characteristics of PEO in polymer matrices work as a polymer host in SPEs has been described in this review paper, along with several modifications to overcome these limitations. It has been seen that the addition of ionic liquid increases the all over conductivity of the solid polymer electrolyte in most cases also improves the electrical stability of the electrolyte.     

离子液体基聚合物的结构对染料敏化太阳能电池性能的影响研究

设计合成了分别悬挂磺酸官能团、磺酸锂官能团和烷基链官能团的三种结构的离子液体基聚合物,用于聚合物凝胶电解质的制备,并应用于染料敏化太阳能电池中.结果发现这三种聚合物含量的变化对电池性能的影响有较大差别.悬挂普通烷基链官能团的离子液体基聚合物(P-CH₃I)的加入,由于增加了电解质的粘度,使得电池的性能随着P-CH₃I含量的增加而变差;悬挂磺酸锂官能团的离子液体基聚合物P-LiI加入使电池的性能略微下降,而悬挂磺酸官能团的离子液体基聚合物P-HI加入到离子液体电解质后,在一定浓度范围内能改善离子的扩散等性能,从而使基于这种离子液体基聚合物的电池的光电性能相对较好.并通过电解质AFM微观形貌的研究解释了这三类电解质中离子扩散的差异以及光电性能的差别.     

Synthesis and Characterization of Triazolium Iodide Ionic Liquid Electrolyte for Dye Sensitized Solar Cells

Imidazolium iodide compounds have been utilized in the electrolytes for dye sensitized solar cells (DSSC). Most of the investigations with these compounds focus on the formulation of eutectic mixtures that promote efficient dissociation and diffusion of the iodide and triiodide species. Facile alternative synthetic approaches such as click chemistry (Huisgen 3+2 dipolar cycloaddition reaction) can be utilized to broaden the scope of electrochemically stable promising materials for novel electrolyte systems. Here, we report the first example of a triazolium functionalized cyclic siloxane that can be used as an electrolyte component in solvent-based DSSCs. The devices fabricated with this new triazolium salt in the electrolyte yielded short circuit current densities (26 mA/cm²), as well as power conversion efficiencies of 8%, these values are comparable to those obtained for imidazolium salt analogues.     

基于室温离子液体的活化石墨烯粉末超级电容储能性能

室温离子液体(RTILs)具有电压窗口高等优点,被认为是实现超级电容高性能储能的绿色电解液。但是,离子液体的电导率低、粘度高,使得其储能性能不佳。本文探究了溶剂效应对离子液体超级电容储能性能的影响。以石墨烯粉末为活性材料,选取1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐为离子液体,通过添加乙腈溶剂配置了具有不同摩尔分数ρIL的电解液(从0.25到1.0)。结果表明,溶剂效应对超级电容性能的影响与电压扫描速率或电流密度密切相关。低扫描速率下,溶剂对储能基本没有影响,而高扫描速率下,添加溶剂可显著提升比电容(在ρIL=0.25时,增加~2倍)。这是由于溶剂削弱了离子-离子间交互作用,从而降低了电解液粘度(~29倍),内阻(~5.5倍)和介电弛豫时间(~6.3倍)。在ρIL=0.25时,超级电容最大能量和功率密度分别为65.2 Wh·kg~(-1)和18066.6 W·kg~(-1),显著优于近期文献报道结果。特别地,当工作温度提升到50°C时,其能量密度将达到85.5 Wh·kg~(-1),显著高于传统水系、有机电解液超级电容和铅酸电池,与镍金属氢化物和锂离子电池性能相当。     

咪唑基离子液体固定分离CO2的研究进展

以咪唑基离子液体为代表,综述了近期普通咪唑基离子液体、功能咪唑基离子液体、支撑咪唑基离子液体和聚合咪唑基离子液体在分离固定CO2方面的研究进展,说明了各类咪唑基离子液体分离固定CO2的可行性及优缺点,并总结了离子液体固定CO2的影响因素和分离机制.