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3.4 有机电解质

有机电解质由于其潜在的操作窗口在2.2~2.7V之间,目前主导着商用ES市场。因为有机电解质在水溶液电解质上具有增强的电位窗和提供的中等离子传导能力 [16] 。大多数装置使用乙腈,而其他装置使用碳酸丙烯溶剂。

如果在高峰运行期间使用有机电解质,动力控制系统可以暂时将单元充电到3.5V。电势窗越大,消费者和工业市场对能源和电力的需求就越大。当使用较大的ES模块时,这些好处会更加复杂。需要更少的组件来满足模块大小的要求。较少的单元平衡和连接元件是必需的,较少的寄生电阻产生于相互连接的单个单元。

乙腈是目前的溶剂标准,用于支持四氟硼酸四乙铵(Et 4 NBF 4 ,熔点>300℃)。然而,它的继续使用带来了毒性和安全问题。一种更安全的替代品是碳酸丙烯,但与乙腈相比,它有很强的电阻率问题。

表3-3给出了各种电解质溶剂的电阻率和电势窗特性。有机电解质的电阻比水体系大得多,对功率和电容性能有负面影响。然而,功率性能的降低被增加的电位窗的二次效应所平衡。

表3-4 评估电容和电阻随碳A(平均孔径为1.6nm)和碳B(平均孔径为1.2nm)的变化

随着我们对孔隙和电解质离子相互作用理解的加深,很明显,如果可能的话,电极材料应该与预期的电解质一起开发。表3-4给出了一个例子,说明了电阻与孔径的关系,并说明了正确匹配离子和孔径的重要性。良好的电解质设计选择和孔径有助于优化电容,同时最小化有机电解质系统中出现的较高电阻。即使在优化的系统中,有机电解质的电阻仍然有助于ES元件中更高的自放电电流。自放电产生于双层界面的电荷泄漏。电解质中的水可以增加电阻并促进泄漏。因此,为了防止泄漏和腐蚀,必须净化电解质。电流互感器双层界面上的泄漏,是电容元件长期储能的固有限制。 hk5791bcqHcrYbIr0sdBMQTnhmSB718isYlhbMFX2KfAd6itXiBWuqIVpVYVg4mh

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