一种超级电容器用氧化还原型复合电解液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种超级电容器用氧化还原型复合电解液，是以桑色素或醌茜素磺酸 为电解液活性剂，与H2SO^液形成的复合电解液，属于超级电容器电解液的活性剂领域 二、
【背景技术】
[0002] 超级电容器（supercapacitors)作为一种新型的储能器件，具有高功率、自身寿 命和循环寿命长、充放电速度快、效率高、对环境无污染、使用温度范围宽和安全性高等特 点，成为新能源领域的应用热点。为了提升超级电容器的电化学性能，通常可以调控电极材 料的类型和用量，亦可以通过调控电解液的类型和用量来改变超级电容器的性能。目前，科 学家们主要集中在炭电极材料的调控与优化领域，而对于电解液方面的研究较少。
[0003]电解液是具有离子导电性的溶液，为超级电容器的正常工作提供离子，是电容器 中关键的组成部分之一。理想的电解液应具备以下特点：（1)电导率要高。（2)电解液本身 不应该与电极材料发生化学或电化学反应，且有较高的分解电压。（3)使用温度范围要宽， 至少要在-25~70°C的温度范围内均能够稳定工作。（4)对环境污染小，最好是无毒、无味、 不易燃烧、配比简单、价格低廉。根据电解液形态不同可将其分为：液态、固体、凝胶电解质 三类。
[0004]为了进一步提升超级电容器性能的要求，科学家围绕着电解液开展研究，当前的 研究主要集中在电解液中的溶剂和电解质方面。电解液中的添加剂方面主要研究领域集中 在电解液H2SO4中添加KI、KBr、VOSO4、氢醌、亚甲基蓝、木质素磺酸盐等；电解液KOH中添加 K4Fe(CN) 6、K3Fe(CN)6、对苯二胺、邻苯二胺等。就电解液H2SO4中添加剂而言，主要集中在含 有羟基的氢醌领域，其在充放电过程中的作用过程如下：
[0005]
[0006] 桑色素为无色或淡黄色结晶粉末（结构式如下），可以溶于氏504溶液，常用于金属 离子的荧光指示剂。在超级电容器的充放电过程中，由于该物质含有5个羟基，可以得失5 个电子，显著大于传统的氧化还原助剂（如氢醌的2个电子），从而能够大幅度提升超级电 容器的电化学性能（特别是增大比电容值）。
[0007]
[0008] 此外，醌茜素磺酸为橙红色粉末（结构式如下），可以溶于H2SO4溶液，常用于金属 离子的荧光指示剂。在超级电容器的充放电过程中，由于该物质含有4个羟基，可以得失4 个电子，明显大于传统的氧化还原助剂（如氢醌的2个电子），从而有效提升超级电容器的 电化学性能（特别是增大比电容值）。
[0009]
[0010] 目前，就超级电容器的氧化还原型电解液的活性剂而言，鲜有报道。该发明涉及的 桑色素（或醌茜素磺酸）型电解液活性剂具有廉价易得、稳定性强等特点。 三、
【发明内容】
[0011] 本发明旨在提供一种超级电容器用氧化还原型复合电解液，所要解决的技术问题 是通过优化电解液的组成以提高超级电容器的电化学性能。
[0012] 本发明超级电容器用氧化还原型复合电解液，是由空白电解液和电解液活性剂复 配后形成的复合电解液，所述空白电解液为H2SO4溶液，所述电解液活性剂为桑色素或醌茜 素磺酸；
[0013] 复合电解液中电解液活性剂的浓度为0.l-30mmol/L，优选范围0. 5-10mm〇l/L，复 合电解液中H2SO^浓度为l-5mol/L〇
[0014] 电化学性能测试：
[0015] 在三电极体系中，以铂电极（6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，本发明制备的复 合电解液为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化 学测试。
[0016] 与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
[0017] 1、本发明提出在电化学测试过程中，在H2SO4溶液为电解液中添加桑色素或醌茜 素磺酸作为新型氧化还原型电解液活性剂，具有廉价、易得的特点。
[0018] 2、本发明所得到的复合电解液（H2SO4溶液为电解液、桑色素或醌茜素磺酸作为氧 化还原型活性）组装形成超级电容器，具有比电容高、循环性能好等特点。
[0019] 3、本发明反应周期短，易于操作，对反应条件要求不高，可实现高必能超级电容器 的规模化工业生产。 四、
【附图说明】
[0020] 图1在lmol/L的职04电解液中，分别添加0 (也就是未添加电解液活性剂）、 0. 5mmol/L桑色素、I. 5mmol/L桑色素、5mmol/L醌茜素磺酸、10mmol/L醌茜素磺酸作为电解 液活性剂，以铂电极为辅助电极、饱和甘汞电极为参比电极，炭材料电极为工作电极，通过 三电极体系进行电化学测试，所得到的比电容数值随电流密度的变化曲线。由图1可以看 出，在H2SO4电解液中添加适量的桑色素或醌茜素磺酸作为电解液活性剂，可以显著提升超 级电容器的电化学性能。 五、
【具体实施方式】
[0021] 实施例1 :
[0022] 在三电极体系中，以铂电极（6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，利用复合电解液 为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学测试。
[0023] 复合电解液为H2SO4和桑色素的混合溶液，其中H#04的浓度为lmol/L，桑色素的 浓度为 〇. 5mmol/L。
[0024] 实施例2 :
[0025] 在三电极体系中，以铂电极（6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，利用复合电解液 为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学测试。
[0026] 复合电解液为H2SO4和桑色素的混合溶液，其中H#04的浓度为lmol/L，桑色素的 浓度为I. 5mmol/L。
[0027] 实施例3 :
[0028] 在三电极体系中，以铂电极（6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，利用复合电解液 为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学测试。
[0029] 复合电解液为H2SO4和醌茜素磺酸的混合溶液，其中H#04的浓度为lmol/L，醌茜 素磺酸的浓度为5mmol/L。
[0030] 实施例4 :
[0031] 在三电极体系中，以铂电极（6cm2)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，按炭材 料：石墨：聚四氟乙烯乳液的质量比为80:15:5制备的电极为工作电极，利用复合电解液 为工作电解液。采用电化学工作站进行循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学测试。
[0032] 复合电解液为H2SO4和醌茜素磺酸的混合溶液，其中H#04的浓度为lmol/L，醌茜 素磺酸的浓度为10mm〇l/L。
[0033] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种超级电容器用氧化还原型复合电解液，其特征在于：是由空白电解液和电解液 活性剂复配后形成的复合电解液，所述空白电解液为H 2SO4溶液，所述电解液活性剂为桑色 素或醌茜素磺酸。2. 根据权利要求1所述的复合电解液，其特征在于： 复合电解液中电解液活性剂的浓度为〇. l-30mmol/L ; 复合电解液中氏504的浓度为l-5mol/L〇3. 根据权利要求1所述的复合电解液，其特征在于： 复合电解液中电解液活性剂的浓度为〇. 5-10mm〇l/L。
【专利摘要】本发明公开了一种超级电容器用氧化还原型复合电解液，是由空白电解液和电解液活性剂复配后形成的复合电解液，所述空白电解液为H2SO4溶液，所述电解液活性剂为桑色素或醌茜素磺酸。本发明利用桑色素或醌茜素磺酸为新型氧化还原型电解液活性剂，与H2SO4溶液形成复合电解液，能够显著提高超级电容器的电化学性能。
【IPC分类】H01G11/64
【公开号】CN105023765
【申请号】CN201510501320
【发明人】张忠洁, 曹晏
【申请人】安徽大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月14日