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在雙電層電容器的各組成部分中,電解液是關鍵組分之一,它由溶劑和電解質鹽構成。雙電層電容器對電解質的性能要求有以下幾點。
①電導率高;②分解電壓高;③使用的溫度范圍寬;④電化學穩(wěn)定性好,可保障足夠長的使用壽命;⑤價格低廉并易于獲得。
雙電層電容器常用的電解質有兩類。一類是水溶液系電解液,一般為30%的硫酸或氫氧化鉀溶液,特點是有較低的內(nèi)阻和較小的能量密度,但功率密度較大,分解電壓較低水的理論分解電壓為1.23V),所有的商業(yè)電容器的工作電壓都小于1V,并且在雙極式裝置中考慮到不同電極組之間可能存在的不平衡,因此每組電極的工作電壓為0.67V。 低工作電壓大大限制了雙電層電容器儲存能量的能力。除了電壓方面的限制以外,水溶液系電解液的另一個缺點是材料的價格太高。在高腐蝕性的溶液中,制作集電體常用的材料是鈦(酸溶液)和鎳(堿溶液),對于電動汽車應用來說,兩種金屬的價格都太昂貴。水的凝固點至沸點的溫度范圍使電容器的低溫性能較差,而且這些強酸或強賊有較強的腐蝕性。不利子操作。另一類是有機電解液,有較高的分解電壓,有利于獲得更高的能量安成而且,工作的溫度范圍較寬,而且有機電解液允許使用鋁作為集電體和容器殼,大大降低雙電層電容器的生產(chǎn)成本,但其內(nèi)阻較大。
雙電層電容器的擊穿電壓取決于電解液的分解電壓。因此,選擇分解電壓較高的有機物作為電解液,可提高雙電層電容器的工作電壓,獲得較高的能量密度和穩(wěn)定的性能。不同的有機電解液其穩(wěn)定性也有差異。因此如何得到一種電導率高、電容量高、工作電壓高且電化學穩(wěn)定性好的電解液,是目前雙電層電容器研究的熱點,也是難點。近年來,許多研究人員與科研單位對雙電層電容器有機電解液進行了多方面研究,取得很大進展,但仍存在很多問題。
有機電解質的研究,一方面是對有機溶劑的物理、電化學性能進行研究,并通過對不同有機溶劑的組合來優(yōu)化其在電容器應用中的性能。另一方面,支持電解質鹽的開發(fā)和選用也是重要研究方向。