电流变电解液及其制备方法和超级电容器和应用技术

本发明专利技术涉及储能器件领域，公开了一种电流变电解液及其制备方法和超级电容器和应用。所述电流变电解液包括改性纳米颗粒和离子液体，其中，所述改性纳米颗粒包括纳米颗粒和包裹在所述纳米颗粒表面的改性剂。在离子液体中引入改性纳米颗粒，改性纳米颗粒的电流变效应对在高压下超级电容器的自放电具有明显的抑制作用，在不损失任何的电化学性能的情况下，电压衰减率大幅降低，且收集摩擦纳米发电机的能量的效率显著提高。的效率显著提高。的效率显著提高。

【技术实现步骤摘要】
电流变电解液及其制备方法和超级电容器和应用


[0001]本专利技术涉及储能器件领域，具体涉及一种电流变电解液及其制备方法和超级电容器和应用。

技术介绍

[0002]物联网时代的兴起对便携式和可穿戴电子产品提出了巨大的要求。尽管单个设备的功耗可能很小，但频繁充电的要求对于其实际应用来说是不方便的。因此，将超级电容器与摩擦纳米发电机相结合形成自供电系统被认为是绝佳候选者。
[0003]《High
‑
frequencysupercapacitorsbasedoncarbonizedmelaminefoamas energystoragedevicesfortriboelectricnanogenerators》(NanoEnergy,2019,55:447
‑
453)公开了高频超级电容器对收集摩擦纳米发电机的能量效率有显著提高。
[0004]但高频超级电容器的大的泄漏电流和快的自放电仍是一个挑战，因此，亟需一种对超级电容器的自放电具有抑制作用，并且制备的超级电容器能源存储效率高的超级电容器电解液。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的超级电容器的泄漏电流大和自放电快的问题，提供一种电流变电解液及其制备方法和超级电容器和应用，该电流变电解液对超级电容器的自放电具有抑制作用，并且制备的超级电容器能源存储效率高。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种电流变电解液，所述电流变电解液包括改性纳米颗粒和离子液体，其中，所述改性纳米颗粒包括纳米颗粒和包裹在所述纳米颗粒表面的改性剂，所述纳米颗粒选自钛酸钡、二氧化硅和二氧化钛中的至少一种，所述改性剂为含氨基的有机化合物。
[0007]本专利技术第二方面提供一种电流变电解液的制备方法，所述制备方法包括：将改性纳米颗粒和离子液体进行混合，得到所述电流变电解液，其中，所述改性纳米颗粒由纳米颗粒经改性剂进行改性而得，所述纳米颗粒选自钛酸钡、二氧化硅和二氧化钛中的至少一种，所述改性剂为含氨基的有机化合物。
[0008]本专利技术第三方面提供一种超级电容器，所述超级电容器包含本专利技术提供的电流变电解液。
[0009]本专利技术第四方面提供一种本专利技术提供的超级电容器在电子产品中的应用。
[0010]通过上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0011]本专利技术通过往离子液体中添加表面改性的纳米颗粒找到了一种可以抑制超级电容器自放电的电流变液，并将其应用于超级电容器的电解液。改性纳米颗粒的电流变效应对在高压下超级电容器的自放电具有明显的抑制作用，在不损失任何的电化学性能的情况下，能够抑制超级电容器的泄漏电流和自放电，使电压衰减率大幅降低，收集摩擦纳米发电机的能量的效率也有很大提高。
[0012]在本专利技术的优选实施方式中，本专利技术通过选择合适的改性纳米颗粒和离子液体的配比、改性纳米颗粒的平均粒径和纳米颗粒的种类，进一步降低了超级电容器的漏电流行为和自放电，电流变电解液中的改性纳米颗粒的含量、改性纳米颗粒的平均粒径和纳米颗粒的种类相互配合，对降低超级电容器的漏电流行为和自放电起到了协同作用。
附图说明
[0013]图1是本专利技术实施例1提供的钛酸钡纳米颗粒的透射电镜图；
[0014]图2是本专利技术实施例1提供的尿素改性纳米钛酸钡的红外光谱图；
[0015]图3是本专利技术制备例1
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5和对比例1
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2提供的碳化海绵电极的扫描电镜图；
[0016]图4是在10V/s扫描速度下超级电容器P1
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P5、D1和D2的循环伏安特性曲线图；
[0017]图5是在1000V/s扫描速度下超级电容器P1
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P5、D1和D2的循环伏安特性曲线图；
[0018]图6是超级电容器P1
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P5、D1和D2的阻抗复数平面图；
[0019]图7是超级电容器P1
‑
P5、D1和D2的相角
‑
频率曲线图；
[0020]图8是超级电容器P1
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P5、D1和D2在2V电压下的漏电流柱状图；
[0021]图9是超级电容器P1
‑
P5、D1和D2在移除施加电压后保有的开路电压柱状图；
[0022]图10是摩擦纳米发电机的定子实物图；
[0023]图11是摩擦纳米发电机的转子实物图；
[0024]图12是摩擦纳米发电机为超级电容器P1和D1充电的电路图；
[0025]图13是摩擦纳米发电机的开路电压曲线图；
[0026]图14是摩擦纳米发电机的输出电流曲线图；
[0027]图15是摩擦纳米发电机为超级电容器P1和D1充电的充电曲线图；
[0028]图16是移除摩擦纳米发电机后超级电容器P1和D1的开路电压曲线图；
[0029]图17是在10mV/s扫描速度下超级电容器P6和D3的循环伏安特性曲线图；
[0030]图18是在0.1A/g电流密度下超级电容器P6和D3的充放电曲线图；
[0031]图19是超级电容器P6和D3的阻抗复数平面图；
[0032]图20是超级电容器P6和D3在2V电压下的漏电流曲线图；
[0033]图21是超级电容器P6和D3在移除施加电压后的开路电压曲线图。
具体实施方式
[0034]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0035]本专利技术第一方面提供一种电流变电解液，所述电流变电解液包括改性纳米颗粒和离子液体，其中，所述改性纳米颗粒包括纳米颗粒和包裹在所述纳米颗粒表面的改性剂，所述纳米颗粒选自钛酸钡、二氧化硅和二氧化钛中的至少一种，所述改性剂为含氨基的有机化合物。
[0036]根据本专利技术，优选地，所述改性纳米颗粒的平均粒径为30
‑
200nm。当改性纳米颗粒的平均粒径满足上述范围时，能够有效的均匀分散在离子液体电解液中形成悬浮的电流变
电解液。
[0037]进一步地，所述改性纳米颗粒的平均粒径为50
‑
100nm。
[0038]根据本专利技术，优选地，所述纳米颗粒为钛酸钡。采用钛酸钡纳米颗粒能够实现更优异的电流变效果。
[0039]根据本专利技术，优选地，所述改性剂为尿素。采用尿素作为改性剂，能够增强其电流变效应。
[0040]根据本专利技术，优选地，所述改性的方法包括：将所述纳米颗粒和所述改性剂混合进行反应，得到所述改性纳米颗粒。
[0041]根据本专利技术，优选地，所述纳米颗粒和所述改性剂的重量比为(5
‑
20)：1。当所述纳米颗粒和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流变电解液，其特征在于，所述电流变电解液包括改性纳米颗粒和离子液体，其中，所述改性纳米颗粒包括纳米颗粒和包裹在所述纳米颗粒表面的改性剂，所述纳米颗粒选自钛酸钡、二氧化硅和二氧化钛中的至少一种，所述改性剂为含氨基的有机化合物。2.根据权利要求1所述的电流变电解液，其特征在于，所述改性纳米颗粒的平均粒径为30
‑
200nm；优选地，所述纳米颗粒为钛酸钡；优选地，所述改性剂为尿素。3.根据权利要求1或2所述的电流变电解液，其特征在于，所述改性的方法包括：将所述纳米颗粒和所述改性剂混合进行反应，得到所述改性纳米颗粒；优选地，所述纳米颗粒和所述改性剂的重量比为(5
‑
20)：1；优选地，所述反应的温度为0
‑
60℃，时间为6
‑
24h。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的电流变电解液，其特征在于，所述离子液体选自1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐、1
‑
己基
‑3‑
甲基咪唑氯盐和1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐中的至少一种，优选为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐；优选地，以所述离子液体的重量为基准，所述改性纳米颗粒的含量为0.5
‑
8wt％，优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴茂生，卢宪茂，赵曼，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：