离子液体在混合超级电容器中的应用进展

研究背景

混合超级电容器具有高比功率、高比能量等优点，是一种极具潜力的储能装置，但其常用的溶液电解质或有机电解质分别存在电化学窗口较窄和易燃的缺点，限制了其应用范围。离子液体具有不可燃性、宽电化学窗口等特点，成为混合超级电容器用电解质的理想选择。本文回顾了近年来离子液体在混合超级电容器中的应用，介绍了离子液体单独作为电解质、混合电解质组分、固态电解质组分和电极组分在混合超级电容器中的应用，指出降低离子液体吸湿性与成本是未来应用于混合超级电容器方向上的研究重点。近年来由于对混合超级电容器与非对称超级电容器定义的理解出现偏差，造成了表述上的混乱，因此尝试对两者的概念进行了解释和区分。

目录及图文导读

1离子液体作为液态电解质

1.1离子液体作为镍基混合超级电容器电解质

1.2离子液体作为锰基混合超级电容器电解质

1.3离子液体作为其它类型混合超级电容器电解质

2 离子液体作为混合电解质组分

2.1离子液体作为活性物质的溶剂

2.2离子液体作为有机电解质的共溶剂

3离子液体作为固态电解质组分

3.1离子液体作为聚合物电解质组分

3.2离子液体作为二氧化硅电解质组分

4  离子液体在电极中的应用

图1  超级电容器不同储能机理示意图：（a）赝电容器储能机理；（b）双电层超级电容器储能机理；（c）嵌入赝电容储能机理

图2 混合超级电容器与非对称超级电容器关系图

图3  EMIM+的结构

结语

离子液体已经成为了混合超级电容器的重要组成部分。BMIMBF4、EMIMPF6等离子液体已经作为混合超级电容器的电解质得到了广泛的应用，其较宽的电化学窗口有利于提高电容器的工作电压，从而提高其电化学性能，而其高化学稳定性和热稳定性又确保了电容器的安全性。将离子液体与有机溶剂或气相二氧化硅纳米粉等物质共用，形成了混合电解质和凝胶电解质，起到了提高电容器电化学性能，力学性能的作用。此外，在电极合成过程中引入离子液体，也可以起到提高电容器性能的作用。然而离子液体仍然存在吸湿性强和成本较高的问题，限制了其实际应用。一方面，离子液体电解质体系中水分的含量会显著影响电解质的性能，较强的吸湿性导致体系性能易受影响。另一方面，离子液体封装所采用的额外措施增加了使用成本，且合成所用的原料成本高昂。因此，解决这两个问题是未来离子液体应用于混合超级电容器体系的研究方向之一。

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