Com base nas vantagens da descarga de carga rápida, boa estabilidade do ciclo e ampla janela de tensão 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. Estudar em 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 pelo fato de que um dos íons (BMIMM ++ catiônico, NBu4 + ou NTf2-, PF6-) é livre, enquanto que o contra-ião com uma carga recarregada é a trifluorometanossulfonimida Os aniões (NTf-) e o catião de metilimidazólio (MIM +) foram unidos covalentemente às nanopartículas de sílica com um tamanho de 7 nm. O diâmetro dos poros da maioria dos poros do material de carbono ativo selecionado para este estudo foi inferior a 4 nm, Os íons para a sílica são presos fora dos poros do carvão ativado e os íons livres a serem medidos (catiões BMIM +, NBu4 + ou aniões NTf2-, PF6-) podem passar pelos poros. Nesta base, um simples teste eletroquímico A análise quantitativa dos íons que entram no canal, ou seja, o tamanho da corrente de voltametria cíclica, reflete diretamente a capacidade da contribuição de iões.
Com base no método acima, a equipe de pesquisa descobriu que o carbono ativado comercialmente disponível, YP-50F, pode ser usado para caracterizar a contribuição respectiva do catião BMIM +, NBu4 + e anion NTf2-, PF6- e a janela de tensão específica para cada capacidade de contribuição de iões. Usando a microbalança de cristal de quartzo (EQCM), os pesquisadores caracterizam ainda mais o mecanismo de armazenamento de energia do carbono ativado YP-50F em líquido iónico (BMIM-NTf2) e explicam o mecanismo de armazenamento de energia em maior profundidade, combinando as propriedades eletroquímicas de BMIM + e NTf2-.
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.
