毕业设计（论文）碳基电化学超级电容器新型电解液的研究与应用.pdf

南昌大学 硕士学位论文碳基电化学超级电容器新型电解液的研究与应用_姓名：李伟_申请学位级别：硕士_专业：物理化学_指导教师:余淑娴;杨震宇_20081215摘要摘要与锂离子电池相比，电化学超级电容器具有低的比能量和高的比功率，在 保持高比功率的同时，提高比能量是急需解决的问题。提高单体超级电容器的 比能量，需要在提高工作电压的同时，提高比电容。工作电压与电解液的分解 电压有关。目前，电化学超级电容器的工作电解质主要有水系电解液、有机电 解液、固体电解质和凝胶电解质。水系电解液为硫酸溶液或氢氧化钾溶液，水系 电解液能提供很高的比电容，但能量密度低且易腐蚀设备，且制备的单体超级 电容器的工作电压低（只有约IV）。有机系电解液为四氟硼酸四乙基锈盐等电解 质的有机溶液，制备的单体超级电容器的工作电压在2.15 V以上；但存在有机溶 剂易挥发、电导率和工作电压提高困难、有安全隐患及对环境有一定影响等问 题。固体多聚物电解质在双电层电容器中受到一定限制；因为室温下大多数聚 合物电解质的电导率较低，电极/电解质之间接触情况很差，电解质盐在聚合物 基体中的溶解度相对较低，尤其当电容器充电时，低的溶解度会导致极化电极 附近出现电解质盐的结晶。因此，寻找电导率高、电化学窗口宽、蒸汽压低的 新型安全电解质材料已成为业界迫切的追求。目前，一种新的物质室温熔 融盐（又名室温离子液体或离子液体）因它具有诸多优异的性质，例如蒸汽压极 低，不易燃烧，电化学稳定性高、化学和物理稳定性高等，所以离子液体作为 电解液在电化学超级电容器、锂二次电池、太阳电池等电化学元件中的电化学 行为及其对电池性能的影响已成为电解液研究的热点方向之一。本论文在前人 的基础上研究了两种新型离子液体和一种新型有机电解液作为电解质在电化学 电容器中的应用。本论文共分为五章：第一章简要介绍了国内外电化学电容器方面的研究进展和电化学超级电容 器电解质的研究现状，以及室温熔融盐（即离子液体）的发展、制备和性质。最 后提出了本论文的总体思路及研究方向；第二章简述了新型电解液在电化学超级电容器方面的应用研究和测试方法 与原理；第三章描述锂盐双乙二酸硼酸锂LiBOB-2-嗯哇烷酮（OZO）室温熔融盐电解摘要质的制备和表征及其在电化学电容器中的应用。实验室制备了具有不同摩尔比的LiBOB-2-嗯哇烷酮(0Z0)熔融盐复合电解 质，电导率测试表明摩尔比为1：6的复合体系电导率更高，循环伏安测试表明 该体系电势窗口可达3.9 V。用具有最佳性能的复合电解质性炭组装成电化学电 容器，活性碳在该体系中具有良好的电容行为，实验结果表明，温度升高可提 高电解液的电导率，循环性能变好，比电容也有所增加，是一种符合电化学超 级电容器要求的液体电解质；第四章描述双乙二酸硼酸锂LiBOB-乙酰胺(Acetamide)室温熔融盐电解质的 制备和表征及其在电化学电容器中的应用。实验室制备了具有不同摩尔比的LiBOB-乙酰胺(Acetamide)熔融盐复合电解 质，电导率测试表明摩尔比为1：7的复合体系电导率更高，循环伏安测试表明 该体系电势窗口可达2.7 Vo用具有最佳性能的复合电解质性炭组装成电化学电 容器，活性碳在该体系中具有良好的电容行为，实验结果表明，温度升高可提 高电解液的电导率，循环性能变好，比电容也有所增加，是一种符合电化学超 级电容器要求的液体电解质。第五章描述双乙二酸硼酸锂(UB(C2O4)2,LiBOB)为基的疏质子溶剂(1,3-二甲基-2-咪哇咻酮，DMI)有机电解液的电化学性质及其在电化学电容器中的应 用研究。实验室制备了 0.7 M的LiBOB/DML电导率测试表明该体系的室温电导率 可达2.16 mS cm”,循环伏安测试表明该体系电势窗口可达3.0 V。用它作电解 液组装成活性炭电化学超级电容器。实验结果表明，活性碳在该体系中具有良 好的电容行为，电容器循环效率良好，2000次循环后，比容量仍能保持在28.2F 屋，是一种符合电化学超级电容器要求的液体电解质。第六章简述了本论文的结论与未来展望关键词：室温熔融盐；有机电解液；电化学超级电容器；电解质inABSTRACTABSTRACTCompared with lithium-ion battery,electrochemical supercapacitors has a lower specific energy and a higher specific power,while maintaining a high specific power,it is essential to raise specific energy to resolve the issue,lb improve the single supercapacitor5s energy,ti is needed to raise the voltage at the same time,to increase the capacitance.Working voltage is related to decomposition voltage of the electrolyte.At present,the working electrolytes of supercapacitors mainly include:aqueous electrolyte,organic electrolyte,solid electrolyte and gel electrolyte.Aqueous electrolytes are generally the sulfuric acid solution or potassium hydroxide solution,which can provide high capacitance,low energy density and easily cause corrosion of equipments and the prepared single supercapacitor has a low working voltage(about IV).Organic electrolyte for tetraethylammonium tetrafluoroborate salt electrolyte,the prepared single supercapacitor has a working voltage of more than 2.15 V;but organic solvents are volatile,their conductivity and operating voltage to increase difficultly,security trouble have impact on the environment to a certain extent.Solid polymer electrolyte in the supercapacitors have been limited,because most of the polymer electrolyte conductivity is low.The contact between electrode/electrolyte is very poor at room temperature,and solubility of electrolyte salts in the polymer matrix is relatively Low.Especially when the capacitors charge,the low solubility will lead to crystalization of electrolyte salt in the vicinity of polarization electrode.Therefore,it has become an urgent pursuit to look for novel electrolyte materials in this industry,which possesses high-conductivity,wide electrochemical window and low pressure.At present,a new material-room temperature molten salt(also known as room temperature ionic liquids,or ionic liquids)because it has many excellent properties,such as very low vapor pressure,no combustion,high electrochemical stability,chemical and physical stability Higher,so ionic liquid electrolyte in electrochemical supercapacitors,lithium secondary batteries,solar cells,and other electrochemical components and its impact on the performance of the battery electrolyte has become a IVABSTRACThot point.In this paper,we study two new ionic liquids and an organic as electrolytes applied to electrochemical capacitor based on previous studies,respectively.This paper is divided into five chapters:Chapter I outlines at home and abroad the research development of electrochemical capacitor and electrolytes for them,as well as the development of ionic liquids,the preparation and the properties.Finally,we present the general idea and research orientation of the paper;Chapter II outlines application research and testing methods of ionic liquids as the electrolytes in the electrochemical supercapacitors;Chapter III presents preparation and characterization of room temperature molten salt electrolyte LiBOB-2-oxazolidinone(OZO)and characterization of its application in electrochemical supercapacitors.We prepared with different molar ratio of 2-oxazolidinone(OZO)composite molten salt electrolytes,conductivity tests showed that the mole ratio of 1:7 for the complex system of higher conductivity,CV tests show that the system can reach potential window 3.9 V With the best performance of the complex electrolyte assembled in electrochemical capacitors,activated carbon in the system has a good capacitance behavior.Experimental results show that the electrical conductivity of the electrolyte increase as the temperature increases,and the cycle performance of capacitors become better,and the specific capacitance also increased,an excellent electrolyte in line with request for electrochemical supercapacitors.Chapter IV presents preparation and characterization of room temperature molten salt electrolytes LiBOB-acetamide and characterization of its application in electrochemical supercapacitors.We prepared with different molar ratio of LiBOB-acetamide composite molten salt electrolyte,conductivity tests showed that the mole ratio of 1:7 for the complex system of higher conductivity,CV tests show that the system can reach potential window 2.7 V.With the best performance of the complex electrolyte assembled in electrochemical capacitors,activated carbon in the system has a good capacitance behavior.Experimental results show that the electrical conductivity of the electrolyte ABSTRACTincrease as the temperature increases,and the cycle performance of capacitors become better,and the specific capacitance also increased,an excellent electrolyte in line with request for electrochemical supercapacitors.Chapter V describes electrochemical properties of LiBOB-based aprotic solvent(1,3-dimethyl-2-imidazolinone,DMI)organic electrolyte and its applied research in an electrochemical capacitor.In our lab,We Prepared 0.7 M LiBOB/DMI.Tests show that the electrical conductivity of the system reaches 2.16 mS cm_1 at room temperature;CV shows that the potential window reaches 3.0 V As an electrolyte for activated carbon-based electrochemical supercapacitors.The results show that activated carbon in the system has a good capacitance behavior and an excellent cycle efficiency with cycle numbers in 2000,the capacity can be maintained at 28.2 F g1.So we think it is a novel kind of liquid electrolyte for electrochemical supercapacitors.Chapter VI presents the conclusions and prospects in the future.Key words:room temperature molten salts;organic electrolyte;supercapacitor;electrolytesVI学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。学位论文作者签,名（手写签字日期:产,年/2月/日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究 所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：月 导师签名:彳发，川签字日期：加唳”月油I 签字日期：溺年月X日第一章绪论第一章绪论1.1 超级电容器的研究背景及其应用前景电容器是一种能储蓄电能的设备与器件，由于它的使用能避免电子仪器与设 备因电源瞬间切断或电压偶尔降低而产生的错误动作，所以它作为备用电源被广 泛应用于声频一视频设备：调谐器、电话机、传真机及计算机等通讯设备和家用 电器中。电容器的研究是从20世纪30年代开始的，随着电子工业的发展，先后 经历了电解电容器、瓷介电容器、有机薄膜电容器、铝电解电容器、锂电解电容 器和电化学电容器的发展。铝电解电容、留电解电容以其快速充放、可载电压范 围宽、高功率等特性广泛应用于电子线路、计算机、电力系统等低端、中端、高 端市场。但是，传统电容由于储能密度太低，在人们对能源要求日益苛刻的环境 下，其应用的深度和广度在不断缩小。我国是能源消耗大国，尤其应该重视可再 生能源的开发和利用。2006年开始实施的国家“十一五规划”国，以及可再生 能源法闭，把能源作为国家发展战略的重点，将可再生能源和环境友好型发电 提高到战略高度，并从国家立法的角度为其发展和应用提供支持和保障。1879年，德国人Helmholz的工作发现了双电层结构的电化学电容性质，但 电双层结构用于能量的储存并引起学术界的广泛兴趣却仅仅是近几十年的事情 叫1957年，Becker首先提出了可以将较小的电化学电容器用作储能器件，该 种器件具有接近于电池的能量密度。电化学电容器亦称超级电容器，是二十世纪 七、八十年代发展起来的一种新型的储能装置图，是一种相对新型的电容器，它 的出现使得电容器的上限容量骤然上升了 34个数量级，达到了法拉级(F)的大 容量，正缘于此，才享有“电化学超级电容器”之称。超级电容器同时具有环境 友好、稳定性高、安全、能够实现快速大电流充放电等优点，因而超级电容器将 有非常好的应用前景。近年来，它已经成为全球研究热点15到。超级电容器可以 用来满足汽车在加速、启动、爬坡时的高功率要求，以保护蓄电池系统。若与动 力电池配合使用，超级电容器可充当大电流或能量缓冲区，减小大电流充放电对 电池的伤害，延长电池的使用寿命，同时能较好地通过再生制动系统将瞬间能量 回收于超级电容器中，提高能量利用率；也可用于其他系统中，如作为燃料电池 的启动动力，做移动通讯和计算机的电力支持等口叫特别是在电动汽车上的应 用具有非常明显的优势，美国、日本和俄罗斯等国都先后投入大量人力、物力对 超级电容器进行研究开发。例如，美国能源部对电动车用电化学超级电容器的开 发己制订了相应发展计划，2005年目标为比功率达到1500 W kg，比能量达到第一章绪论15WhkgZ从发展趋势看，超级电容器主要用来取代或部分取代电池。1.2 超级电容器的工作原理及特点1.2.1 超级电容器的工作原理电化学超级电容器(Electrochemical supercapacitor,简称EC)也被称为超级电 容器(Supercapacitors or Ultracapacitors)，与传统静电电容器不同，主要表现在 储存能量的多少上。作为能量的储存或输出装置，其储能的多少表现主要为电容 量的大小。根据超级电容器储能的机理，其原理可分为：L在电极P溶液界面通过电子和离子或偶极子的定向排列所产生的双电层电 容器。双电层理论由19世纪末Helmhotz等提出。当金属插入电解液中时，金属表 面上的净电荷将从溶液中吸引部分不规则分配的带异种电荷的离子，使它们在电 极-溶液界面的溶液一侧离电极一定距离排成一排，形成一个电荷数量与电极表 面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。这个界面层由两个电荷层组成，一层 在电极上，另一层在溶液中，因此形成双电层(HelmholtzLayer)o双电层具有储 存电能量的作用，电容器的容量可以利用以下公式来计算：E=CV22式中，E为电容器的储能大小：C为电容器的电容量；V为电容器的工作 电压。由此可见，双电层电容器的容量与电极电势和材料本身的属性有关。通常 为了形成稳定的双电层，一般采用导电性能良好的极化电极。同时由于双电层界面上存在一个位垒，两层电荷都不可能越过边界彼此中 和，按照电容器原理将形成一个平板电容器【期。由此可见，超级电容器的充放 电过程始终是物理过程，不发生电化学反应。因此，其性能稳定，能量存取速度 快，充放电损耗小，与可充电蓄电池相比，具有较大的性能优势。2.在电极表面或体相中的二维与准二维空间中，电活性物质进行欠电位沉 积，发生高度可逆的化学吸附、脱附或氧化还原反应，产生与电极充电电位有关 的法拉第准(假)电容器。在电活性物质中，随着存在于法拉第电荷传递化学变化 的电化学过程的进行，极化电极上发生欠电位沉积或发生氧化还原反应，充放电 行为类似于电容器，而不同于二次电池，不同之处为：(1)极化电极上的电压与电量几乎呈线性关系；(2)当电压与时间成线性关系dP/dr=K(常数)时，电容器的充放电电流为一 恒定值I=CdP7df=CK。此过程为动力学可逆过程，与二次电池不同但与静电电容 第一章绪论类似。法拉第电容和双电层电容的区别在于：双电层电容在充电过程中需要消耗 电解液，而法拉第电容在整个充放电过程中电解液的浓度保持相对稳定。法拉第准电容不仅在电极表面产生，而且还可以在电极内部产生，其最大充 放电能力由电活性物质表面的离子取向和电荷转移速度控制，因此可以在短时间 内进行电荷转移，即可以获得更高的比功率（比功率大于500 Wkg），同时，由 于该近似理想状态下的活性物质发生电极发应时，电极上没有发生决定反应速度 与限制电极寿命的活性物质的相变化，因此它具有很好的循环寿命（可大于105 次循环）。在相同的电极面积的情况下，后者的容量是前者的10100倍。1.2.2 超级电容器的特点超级电容器是介于传统物理电容器和电池之间的一种新型能量储存器件。这 种储能装置兼顾电容器和电池之间这两种储能装置的各自特点和优点，使其越来 越成为各国科研工作的研究重点和焦点。五种常用储能装置的性能对比见表 110力从表1-1的数据可以看出，电化学超级电容器具有以下明显的优良特征：充放电时间短、循环寿命长、能量密度相对较高、功率密度大、高低温性能良好。此外，超级电容器的材料几乎没有毒性，环境友好，而且在使用中无需维护。超 级电容器和其他的化学电源相比具有以下优点：表1-1.超级电容器与电池性能比较表Table 1-1.Properties of supercapacitor and batteries性能参数铅酸电池镇/锡电池Ni/MH电池锂离子电池超级电容器比功率/(Wkg-1)8-10030060-701001205002000比能量/(Whkg-28-3620-4045-70130515工作温度/C-10-40-40-50-20-40-20-60-50-70循环寿命/次0.5时，为 酸性离子液体，负离子主要是AlzCl*当x0.5时，为碱性离子液体，负离子主 要是A1C14-和C1,其物化性能等也随之不同，例如，当x由0.5增加到0.67时 熔点由0降到-90C。AlCb型离子液体是研究最早的离子液体，第一个AlCb型离子液体是 n-RPyCl与A1C13的混合物（其中摩尔分数Xajcb.66）,而n-RPyCl与A1Q3的 混合物（其中摩尔分数xaicb=0.450.66）的混合物则均为液体。1982年发现 与AlCb的混合物的液体范围更宽，其中的C也可以用代替。1.6.1.1 AlCla型离子液体中的负离子种类AlCb熔化时体积约增加1倍，得到电导率（3x 107S cm-1）低的液体，用 X衍射分析确定其是由二聚体Al2c16分子构成的液体。不过当与氯化物盐混合时 则具有电导性，这时有离子存在。经用拉曼光谱，Al-NMR,质谱等分析表明 摩尔分数xrsvOS的AlCb型离子液体中的氯铝酸负离子只有A1C1/,表明有单 一的化合物如cmimpMCL或bPyA!C14,与相图上在x=0.5处有极大值是相符 的。因为A1的配位数不会大于4,故多余的。仍以未配位的Cr存在。当x在 0.50.67时，存在AICL.和Al2cl71两种离子存在，更重的离子极少存在，另有 AlzCk分子存在。AlCh型离子液体的负离子以哪种形式为主取决于离子液体的 组成，可用如下三个化学反应来描述：Al2C16+Cr-*Al2Cl7-2A1CU-*A12C17+Cr13第一章绪论2A12cl7r 一 A13C1io+A1C14_已对离子液体emimAlC14或bPyJAlCL,系统反应式的平衡常数进行了测 定，在40c下在106IO7之间，bPyA!C14系统反应式的平衡常数在40c 下为2.09x10-3。因为c为Lewis碱，而Al207r和川3。101为Lewis酸，故当摩 尔分数xaici3 0.5时因有 过剩的Al2cb存在称为酸性离子液体，当Xa!cb=0.5时只有A1C141存在称为中 性离子液体。1.6.1.2 电导率与粘度A1C13型离子液体的电导率与无机熔融盐相比是较低的，AlCh与有机氯化物 的摩尔比为2:1的酸性离子液体的电导率在110 mS cm/左右，用代替C 则还要差些。离子液体的emimpMCL的电导率粘度密度随xcb的值的变化而变化。在 x=0.50.67的酸性区，当x增大时，电导率降低，粘度降低，密度增大；在x 口比碇型阳离子(pyridinium,RPi)、哌陡型阳离子(piperidinium,RRTp)吗啾型阳离子(morpholinium,RRMo)、口比哇型阳离子(pyrazolium,RiRzIbPr)、口比咯琳阳离子(pyrrolinium,RiRzPyr)、脂肪族季铁型阳离子(tetralkylammonium,R4N)、季瞬型阳离子(phosphonium,R4P)和铳阳型离子(sulfonium,R?S)等，其中最常见的为咪哇 阳型离子。而且，为了满足某些要求，人们经常在阳离子结构中引入某种特定官 能团，比如晴基。阴离子的种类很多，有四氟硼酸阴离子(BF/卜六氟磷酸阴离 子(pf6-).二(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子(CF3sO2)2N-,TFSI)等等。这些离子的 结构式如图所示。1.6.2.1非AX型离子液体电解液的结构与性能离子液体能否作为电解液使用有几个重要评价指标，如熔点、粘度、电导率 和电化学窗口。人们希望通过调整离子液体阳、阴离子组合获得具有低熔点、低 粘度、高离子电导率以及宽电化学窗口的离子液体电解液，然而这些性能往往不 能同时兼顾。下面将重点介绍非AIX3型离子液体电解液的结构特征与其理化性 质之间的关系。16.2.1.1 熔点熔点是离子液体电解液重要的理化性质之一。表1-3列出了常用离子液体电 解液的熔点及凝固点数据。某些离子液体没有熔融转变，但存在玻璃化转变。离 子液体的熔点与其化学结构之间的关系目前还未找到明确的规律152,5叫但可以 看到离子液体阳离子和阴离子的结构对熔点都有明显的影响。首先讨论阳离子的 影响，含不对称阳离子如EtMeIm:、BuMelm的离子液体比含对称阳离子如第一章绪论EtEtbn+的离子液体有相对较低的熔点；阳离子结构上烷基链的支化往往使熔 点升高，比如PrMeImPF6的熔点为40C,而当咪哇结构上的正丙基被换成异丙R=Me,Et,Pr,iPr,BuR2=Me,HR3=Me,BuRj=Me,Et,Pr,iPr,BuRq=Me,Et,Pr,iPr,BuRjRjRalm orRiR3Im(R：=H)RiRjPyMe R MeRPpRjRjRaPr0Bu BuPiAnionFcf Br I BF；PF；AsFj SCN*CTjCO5 CF3SO3 QFgSOj N(CN)j 朋2aHsO4 C(CN)；B(CN)；(CF3SO2)2N(C2F5SO2)2N(C2F5SO2XCF3SO2)N9用血印封(CF3CO)(CF3SO3)n(FSO3)2n(CF3SO2)3c C/m+iBF；WOF5(HF)nF-BOB*图1-1.常见离子液体的阴阳离子结构示意图Figure 1-1.Structure of cation and anion of general ionc liqids基时，即为iPrMeImPF6,熔点升高至102C；在咪哇环的2位碳上的质子被甲 基取代导致熔点上升。一般来说，低熔点离子液体的阳离子具备以下特点：低对 称性、弱的分子间作用力以及阳离子电荷的均匀分布因5叫阴离子种类对熔点 也有影响，在大多数情况下，随着阴离子体积增加，离子液体的熔点相应下降 5刀；含某些阴离子如二(三氟甲基磺酰)亚胺(N(CF3so2)的离子液体，由于阴离 子上氟取代基对负电荷强离域作用使它与阳离子间的相互作用力减弱，导致离子 液体熔点相对较低；以低对称性阴离子，如(CF3so2)(CF3CO)bT组成的离子液体，当阳离子为对称结构时，在室温下也可能是液体，比如Et4N(CF3sChXCF3c0)N 的熔点为20o室温离子液体的纯度对其熔点也有很大的影响53,551，比如 EtMeImN(CF3so2)2熔点范围在-3至g21c之间，这种波动是由离子液体中杂质 包括水份引起的。同时，很多离子液体电解液存在超冷现象，它们的熔点与凝固 16第一章绪论点不相同。液体在熔点以下结晶，首先必须形成晶核。然而液体冷却时粘度上升,也许会阻止晶核的生成。在没有晶核的环境下，到一定温度时液相转变为无定形 固相，这个温度通常被看作凝固点A曳超冷液体处于亚稳态，可自发结晶。离 子液体熔点与凝固点有时差别很大，比如PrMeImCL其熔点为60,而凝固 点低至-140C,说明它在室温下也可以是液体。因此，一些离子液体，在室温下 既可以是固体也可以是液体。表1-3.常见离子液体电解液的熔点、凝固点以及热分解温度(Me-甲基：Et-乙基；Pr-正丙基；iPr-异丙基；Bu-正丁基；Hex-正己基)Table 1-3.Melting,freezing and decomposition temperatures of ionic liquids(Me,methyl；Et,ethyl；Pr,n-propyl；iPr,i-propyl；Bu,n-butyl：Hex,n-Hexyl)Ionic liquids Traa(PC)?/(r)Tdc()ImidazoliumMeMeImN(CF3SO2)222MeMeImCF3BF315202EtMeImBF4lb 13,14.6-63450EtMeImPF6625481EtMeImN(CF3SO2)2-21,-17,-15-50453EtMeImN(C2F5SO2)2-1-12462BuMeImBOB-29.2PyrrolidiniumEtMePyN(CF3SO2)286PrMePyBF464BuMePyN(CF3SO2)2-18PyridiniumBuRiBF4-1,15.3342BuRiN(CF3SO2)226404PiperidiniumPrMePpN(CF3SO2)28.7PrMePp(FSO2)2N300Hex3(tetradecyl)PN(CN)2-67395SulfoniumMe3SN(CF3SO2)244.5Et3SN(CF3SO2)2-35.5 Bu3SN(CF3SO2)2-7.5a melting point.The data in parentheses is glass transition temperature(7)of the ionic liquids,which do not show any other peaks.b freezing point.c decomposition temperature.1.6.2.1.2电导率离子液体作为电解液应用于电化学器件中，离子导电性能至关重要。离子液 体在室温下的离子电导率(s)通常在0.110mS cm之间。EtMeImF23HF的室 温离子电导率高达100mScm，在目前已报道的离子液体中电导率最高。1-乙基-3甲基咪喋阳离子系列离子液体室温离子电导率在lOmScm”左右，而毗咯阳离 子、口比嚏阳离子、哌咤阳离子、脂肪族季筱阳离子类离子液体室温离子电导率在 0.1-5mS cm之间。应用于锂二次电池中的传统有机电解液电导率在10mS cm1 数量级，比如LiPF6(lmolI；i)/EC+DMC(l:l,vol.)的室温离子电导率为11.2 mS cm11571,这和某些离子液体电导率在同一个数量级上。和传统溶剂一样，离子液 18第一章绪论体电导率的大小也取决于电荷载流子数和离子迁移率闽。从定义上来说离子液 体是完全由正负离子组成的液体，它有充足的电荷载流子数，但实际上离子液体 中部分离子之间会发生相互作用，生成离子的缔合聚集体，因此很难知道离子液 体中电荷载流子的数目阳】。除了粘度以外，离子液体的密度，分子量，离子的体积以及阳离子的结构对 电导率均有影响51，53,55,57。比如，EtMeImCF3s。3和EtBuImN(CF3so2尽管 粘度和密度都几乎相同，但EtMeImCF3s。3在20 C的电导率(8.6mS cm“)是 EtBuImN(CF3SO2)2(4.1 mS cm1)的近 2 倍，这是因为EtMeImCF3s。3 分子量和 离子体积小的缘故1。通过对咪理、毗咯、毗咤子、哌咤、口比咯咻和季铁阳离 子离子液体电导率比较可知以刈，阳离子的平面结构对电导率有一定的