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新型质子离子液体硅凝胶电解质的制备及其性能王赞
中国科学: 化学 2012 年 第42 卷 第7 期: 1051 ~1058
SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS
论 文
新型质子离子液体/硅凝胶电解质的制备及其性能
王赞, 刘艳, 刘洪涛*
中南大学化学化工学院化学电源与材料研究所; 中南大学教育部有色金属资源化学重点实验室; 中南大学粉末冶金国家重点实验室, 长沙
410083
*通讯作者, E-mail: liuht@
收稿日期: 2011-07-27; 接受日期: 2011-11-01; 网络版发表日期: 2012-07-02
doi: 10.1360/032011-488
摘要 采用一步溶胶-凝胶法首次将质子型离子液体固定于纳米多孔硅骨架中, 合成了表面 关键词
光滑、柔软、透明的质子增强型固态复合凝胶电解质. 研究表明, 该凝胶电解质结合了无机硅 离子液体
多孔硅
骨架和质子离子液体的双重优点, 具有高的热稳定性( 300 ℃) 、宽的电化学稳定窗口( 2.8
凝胶电解质
V)和优异的中低温导电性(11.25×103 S cm1, 80 ℃). 可望作为一种新型固态电解质应用于先 质子导电性
进储能器件. 先进储能
1 引言 因此离子液体增塑的凝胶聚合物电解质成为研究的
热点. Fuller 等[5, 6]首次合成了离子液体/有机高分子
国家新能源战略的实施必将推动新型储能电池 聚合物电解质(离子液体既作为增塑剂又提供导电粒
和动力电池的研制和开发. 电解质是电池的重要组 子), 研究了其导电率、电化学窗口等性质. 随后
成部分, 其性能的优劣关系到高能电池研制的成败. Lewandowski 等[7]把二元离子液体聚合物电解质用于
目前, 市场上高能电池主要采用有机液体电解质, 但 超级电容器(对导电粒子的种类没有要求, 无需使用
它们能量密度低、安全性差、有漏液的缺陷, 固态电 与电极材料相同的金属离子), 扩大了工作电化学窗
解质能够解决这些缺陷. 目前固态电解质主要是聚 口, 使能量密度有了很大的提高. Nakagawa 等[8]合成
合物膜电解质, 然而导电盐粒子被有机骨架固定以 了离子液体/ 导电锂盐/ 聚合物三元凝胶电解质(离子
后, 导电率会下降几个数量级[1], 还不能达到实用的 液体做溶剂)并用于锂离子二次电池, 随后相关研究
程度. 凝胶电解质是在固态聚合物电解质中加入增 大量见诸文献[9~12]. 质子离子液体(PIL)是离子液体
[2] [13]
塑剂(EC、PC 、DMC 等)形成的三元凝胶态电解质 , 的一个亚种类 , 具有合成简单的优点, 最早用在燃
导电率有了很大提高, 性质介于液体电解质和固态 料电池膜电解质中, 用来替代 Nafion 膜中的水作为
电解质之间. 然而凝胶聚合物电解质中增塑剂的挥 质子载体. 这种质子离子液体在高温( 3
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