Com base nas vantagens da rápida descarga de carga, boa estabilidade do ciclo e ampla janela de voltagem de operação, o capacitor elétrico de dupla camada baseado em material de carbono ativado poroso e eletrólito líquido iônico é um dispositivo de armazenamento de energia eletroquímica promissor. Estudos sobre a aplicação de EDLC em líquidos iónicos O mecanismo de armazenamento de energia, especialmente o mecanismo de influência da estrutura intrínseca do anião e do catião sobre a capacitância do carbono ativado poroso, revela o mecanismo de armazenamento de energia a partir do nível microscópico, que tem importante significado orientador para a escolha adequada de líquido iónico e construção razoável de EDLC de alto desempenho. .
Recentemente, Yan Xingbin, pesquisador do Laboratório de Química e Materiais de Energia Limpa do Instituto de Física Química de Lanzhou, Academia Chinesa de Ciências, fez importantes progressos na pesquisa de mecanismo de armazenamento de energia EDLC em líquidos iónicos. Os pesquisadores prepararam quatro tipos de líquidos iônicos enxertados com nano-sílica, O objetivo de analisar os aniões e catiões é conseguido usando apenas um íon de líquido iónico para entrar livremente e sair dos poros do carvão ativado durante o carregamento e descarga. Os resultados podem fornecer uma nova estratégia para estudar o comportamento de armazenamento de energia de aniões e catiões em líquidos iónicos em EDLC .
Os líquidos iónicos enxertados com sílica são estruturalmente caracterizados por um íon (BMIM catiônico +, NBu 4+Ou anião NTf 2-, PF 6-) É livre, enquanto a carga contrabalançada com íons contra-carga: anião trifluorometanosulfonimida (NTf -) E catião de metilimidazólio (MIM +) Foi acoplado de forma covalente ao tamanho de nanopartículas de sílica de 7n selecionadas a maioria dos poros do tamanho de poro do material de carbono ativado selecionado inferior a 4nm, de modo que os íons conectados à sílica são bloqueados fora do canal de carbono ativado Enquanto os íons livres a serem testados (BMIM catiônico + , NBu 4+Ou anião NTf 2-, PF 6-) Passe através do poço. Nesta base, um simples teste eletroquímico para alcançar a análise quantitativa do acesso livre ao canal iónico, ou seja, o uso do tamanho da capacidade de contribuição de iões de reação direta de tensão voltamétrica cíclica.
Com base no método acima, a equipe de pesquisa descobriu que o eletrodo YP-50F de carbono ativado comercialmente disponível pode ser caracterizado BMIM catiônico +, NBu 4+E anião NTf 2-, PF 6-A respectiva capacidade contribuída e a janela de tensão específica para cada capacidade de contribuição de iões. Os pesquisadores caracterizaram ainda a atividade de carbono YP-50F ativado em líquidos iônicos (BMIM-NTf 2) Mecanismo de armazenamento de energia, combinado com BMIM +E NTf 2-Suas propriedades eletroquímicas, uma explicação mais profunda do mecanismo de armazenamento de energia.
Resultados relevantes da pesquisa publicados em "Natureza - Comunicações". Esta pesquisa foi financiada pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China e pelo projeto de cultivo chave "Treze Cinco" do Instituto de Química de Lanzhou.
Figura 1 Diagrama esquemático de: íons enxertados com sílica e diagrama de estrutura de iões livres; b: microscopia eletrônica de transmissão de sílica; c: diagrama de distribuição de tamanho de poro de carbono ativado; d: carbono ativado em três eletrólitos diferentes no diagrama de armazenamento de energia; De cima a baixo seguido de aniões livres, catiões fixos, catiões livres, aniões fixos, aniões e catiões livres
Figura 2. Curvas voltamétricas cíclicas do eletrodo YP-50F de carvão ativado em quatro eletrólitos diferentes. A-d seguido de SiO 2-IL-BMIM, SiO 2-IL-NTf 2, SiO 2-IL-NBu 4, SiO 2-IL-PF6
Figura 3. Caracterização combinada das propriedades individuais do anião e do catião, bem como um estudo detalhado do mecanismo de armazenamento de energia por experiências de microbalança de cristal de quartzo
