Научная статья на тему 'Неводные электролиты на основе ониевых ионных жидкостей для электрохимических конденсаторов'

Неводные электролиты на основе ониевых ионных жидкостей для электрохимических конденсаторов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
334
72
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИОННАЯ ЖИДКОСТЬ / ОНИЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ / НЕВОДНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ / ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОНДЕНСАТОР

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Чайка М. Ю., Агупов В. В., Беседин В. В., Горшков В. С., Глотов А. В.

В работе выполнен синтез ионных жидкостей, содержащих анион тетрафтороборной кислоты и четвертичный аммониевый катион, включающий один заместитель с простой эфирной группой. Измерена ионная проводимость 1М растворов синтезированных ионных жидкостей в ацетонитриле, которая составляет от 27 до 36 мСм/см, что позволяет использовать данные растворы в качестве рабочих электролитов в электрохимических конденсаторах. Установлено, что окно электрохимической стабильности исследованных ионных жидкостей составляет 3.6  6.1 В и зависит от природы катиона.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Чайка М. Ю., Агупов В. В., Беседин В. В., Горшков В. С., Глотов А. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Неводные электролиты на основе ониевых ионных жидкостей для электрохимических конденсаторов»

УДК 541.135.27

НЕВОДНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ НА ОСНОВЕ ОНИЕВЫХ ИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ

М. Ю. Чайка1, В. В. Агупов1, В. В. Беседин1, В. С. Горшков1, А. В. Глотов1, Д. Е. Силютин1, Т. А. Кравченко2

ЮАО ВСКБ «Рикон», Воронеж, Россия 2Воронежский государственный университет, Россия

E-mail: [email protected] Поступила в редакцию 24.03.11 г.

В работе выполнен синтез ионных жидкостей, содержащих анион тетрафтороборной кислоты и четвертичный аммониевый катион, включающий один заместитель с простой эфирной группой. Измерена ионная проводимость 1М растворов синтезированных ионных жидкостей в ацетопитриле. которая составляет от 27 до 36 мСм/'см. что позволяет использовать данные растворы в качестве рабочих электролитов в электрохимических конденсаторах. Установлено, что окно электрохимической стабильности исследованных ионных жидкостей составляет 3.6 -^6.1 В и зависит от природы катиона.

Ключевые слова', ионная жидкость, опиевые соединения, певодпый электролит, электрохимический конденсатор.

The research covers the synthesis of ionic liquids containing anions fluoroboric acid and quaternary ammonium cations with one ether group. The ionic conductivities of 1M solutions of the synthesized ionic liquids in acetonitrile were measured. They range from 27 to 36 mS/'cm. which allows to use solutions as working electrolytes in electrochemical capacitors. It was found that the window of electrochemical stability of the investigated ionic liquids constitutes 3.6^6.1 V and depends on cation structure.

Key words', ionic liquid, onium compounds, nonaqueous electrolyte, electrochemical capacitor.

ВВЕДЕНИЕ

Ионные жидкости негорючи, обладают хорошей проводимостью и ничтожно малым давлением насыщенных паров [1]. Нетоксичность обусловливает принадлежность ионных жидкостей к классу соединений, отвечающих современным экологическим требованиям, что позволяет использовать их для «зелёной» химии. В связи с этим представляется актуальным исследование неводных электролитов на основе ионных жидкостей для достижения максимальных значений удельных характеристик электрохимических конденсаторов [2]. Первые исследования в данной области проводились на ионных жидкостях с ароматическим катионом, например, тетрафтороборате 1-этил-3-метилимидазолия, обладающим относительно низкой вязкостью и удовлетворительной ионной проводимостью [1]. Однако у ионных жидкостей с ароматическим катионом относительно низкий предел катодной стабильности, поэтому практическое применение весьма ограничено. В работе [3] установлено, что четвертичные аммониевые катионы с короткими группами у атома азота, среди которых хотя бы одна является метоксиэтильной, обладают повышенным интервалом напряжения разложения, по сравнению с ионными жидкостями с ароматическим катионом, в частности те-трафтороборат ^^диэтил-1Ч-(2-метоксиэтил)-1Ч-метиламмония (ВЕМЕ-ВГ4) [4].

Целью настоящей работы является синтез ионных жидкостей четвертичного аммониевого ряда, содержащих метокси- и бутокси-группу, и исследование вязкости, ионной проводимости и окна электрохимической стабильности электролитов на их основе.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Для органического синтеза использовались метилцеллозольв чда, пиридин ч, тионилхлорид имп., соляная кислота хч, диэтиловый эфир чда, хлорид кальция ч (прокаленный на воздухе при 350"С до постоянной массы), диэтиламин имп., этиленгликоль чда, гидроксид натрия хч, карбонат калия ч (прокалённый на воздухе при 350"С до постоянной массы), диметилсульфат имп. (перегнанный в вакууме при остаточном давлении 2 мм рт. ст.), борфтористоводородная кислота (40%), чда.

Для ионного обмена использовался гелевый сильноосновный анионобменник марки АВ-17-8, сорт высший. Для мембранного электролиза применялась мембрана гетерогенная ионообменная марка МК-40. Мембрана предварительно замачивалась в течение 16 ч в 2М растворе хлорида калия хч. Электролиз проводился в ячейке из полиметил-метакрилата. Анод - спектрально чистый графит, катод - нержавеющая сталь. Для очистки продукта использовался уголь активный осветляющий порошкообразный ОУ-А, оксид алюминия безво-

© ЧАЙКА М. Ю„ АГУПОВ В. В., БЕСЕДИН В. В., ГОРШКОВ В. С., ГЛОТОВ А. В., СИЛЮТИН Д. Е., КРАВЧЕНКО Т. А., 2011

дный чда. Синтезированные продукты высушивались под вакуумом (остаточное давление 0.1 мм рт. ст., 50°С) при интенсивном перемешивании для удаления воды и исключения её влияния на ионную проводимость.

Контроль полноты протекания реакции осуществлялся методом тонкослойной хроматографии. В качестве хроматографических пластин были использованы ПТСХ-АФ-В. Проявитель -йод (чда).

Изучение структуры ионных жидкостей производилось путем снятия спектров ЯМР-1Н в дей-терохлороформе на спектрометре Bruker «Avance-400» при частоте 400.13 МГц для протонов при температуре 24°С. Внутренний стандарт - тетра-метилсилан. В качестве реперного сигнала были использованы сигналы остаточных протонов растворителя.

Измерение кинематической вязкости осуществлялось в перчаточном боксе в атмосфере сухого аргона (содержание влаги < 5 ррт) при помощи вискозиметра капиллярного стеклянного ВПЖ-4 (капилляр d = 1.12 мм). Динамическая вязкость рассчитывалась следующим образом:

Л = p-v, (1)

где г| - динамическая вязкость, Пз (г/(см-с)); р - плотность, г/см3; V - кинематическая вязкость, см2/с.

Электрохимические исследования выполнены в тефлоновой трёхэлектродной ячейке в перчаточном боксе в атмосфере сухого аргона (содержание влаги < 5 ррт). Рабочий и вспомогательный электроды были изготовлены из алюминия марки А99 d = 6 мм. Потенциал электрода измеряли относительно насыщенного Ag|AgN03 электрода. Электрохимические измерения проводились на потенциостате IPC-Compact, подключённом к персональному компьютеру. Все эксперименты выполнены при температуре 20°С. Для приготовления электролита использовался ацетонитрил марки чда, дважды перегнанный над оксидом фосфора (V).

Измерения ионной проводимости осуществлялись в атмосфере сухого аргона (содержание влаги < 5 ррт) с помощью кондуктометра «Эксперт-002 (мод. 2-6п)» с датчиком УЭП-П-С (Mab 710).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Алифатические четвертичные аммониевые катионы небольшого размера, как правило, не образуют ионные жидкости. Однако при введении в катион электронодонорного заместителя (меток-

сиэтильного) положительный заряд на атоме азота ослабляется, что приводит к уменьшению электростатического взаимодействия катиона с анионом и резкому падению температуры замерзания (ниже нормальной). Также жидкими при комнатной температуре являются соли, состоящие из небольшого симметричного катиона (Ег4ТЧ+) и крупного асимметричного аниона (СР3С0ТЧСРз802~) [5].

Синтез ониевых ионных жидкостей, содержащих алкоксиэтильную группу при четвертичном атоме азота, осуществлялся в 5 стадий, в соответствии с рис. 1 и рис. 2.

Синтез тетрафторобората ТЧ,ТЧ-диэтил-ТЧ-метил-ТЧ-(2-метоксиэтил) аммония, структурная формула которого представлена ниже,

проводилась согласно методике, приведенной в [6].

В колбе, погружённой в лёдо-солевую баню (I = -15°С), снабжённой механической мешалкой с затвором, охладили смесь 220 мл (211.2 г, 2.78 моль) метилцеллозольва и 187 мл (183.3 г, 2.32 моль) пиридина. Через обратный холодильник с насадкой Вюрца, закрытой хлоркальциевой трубкой (в качестве газоотвода), в колбу из капельной воронки прикапывали 167 мл (276.5 г, 2.32 моль) тионилхлорида в течение 5 ч так, чтобы температура реакционной смеси не поднималась выше 0°С. Затем сменили лёдо-солевую баню на водяную и нагревали при 70-80оС в течение 7 ч. Реактор остудили, после чего влили смесь 20 мл концентрированной хлороводородной кислоты и 100 мл воды, размешали. Продукт экстрагировали 100 мл эфира. Экстракт промыли равным объёмом 5% раствора карбоната натрия, высушили гранулированным хлоридом кальция. Продукт

- 2-метоксиэтилхлорид (7КШ1 = 90°С, р = 1.035 г/мл)

- отогнали из колбы Фаворского на водяной бане. Выход составил 65%.

В работах [4, 6] реакция получения диэтил(2-метоксиэтил)амина производилась в условиях повышенного давления и температуры. Экспериментально было установлено, что продукт можно получить с удовлетворительным выходом в более мягких условиях, без применения аппаратов высокого давления, если реакцию проводить в полярном протонном растворителе, таком как многоатомный спирт.

I* ^ ОН

МаОН

МеЭОу

О Ме2304

НВР.

ОН-

ВГ,-

Рис. 1. Схема синтеза тетрафторобората ^^диэтил-ТЧ-метил-Ы-^-метоксиэтил^ммония

ЭОС!,

ОН

С1

МаОН

МеЭО,-

НВР.

ОН-

в^-

Рис. 2. Схема синтеза тетрафторобората 1Ч-мет11л-Ы-(2-метоксиэтил)ш1перидиния

134 мл (138.7 г, 1.47 моль) 2-метоксиэтил-хлорида в плоскодонной колбе сметали с 183 мл (129.4 г, 1.77 моль) диэтиламипа и 122 мл (135.4 г, 2.18 моль) этиленгликоля. Смесь нагревали при 50 - 70°С с обратным холодильником в течение 16 ч. Реакционную смесь охладили, отделили верхний слой (пепрореагировавптий 2-метоксиэтилхлорид) с помощью делительной воронки. Прилили раствор 65 г (1.62 моль) гидроксида натрия в 300 мл воды, разметали. Органическую фазу отделили, высушили прокаленным карбонатом калия. Жидкость подвергли фракционной перегонке с 20 см дефлегматором, собирая фракцию 142 - 145 °С. Продукт - диэтил(2-метоксиэтил)амин (7КИП = = 142°С, р = 0.84 г/мл) получен с выходом 65%.

К 102 мл (85 г, 0.65 моль) диэтил(2-мето-ксиэтил)амина в плоскодонной колбе, охлаждаемой льдом, при интенсивном перемешивании в токе сухого аргона прикапали 62 мл (81.9 г, 0.65 моль) диметилсульфата в течение 50 мин. По окончании прикапывания смесь перемешивали в ледяной бане еще 30 мин, затем без бани в течение 16 ч. Продукт - метилсульфат N,14-диэтил-ТЧ-метил-ТЧ-(2-метоксиэтил) аммония (р = 1.12 г/мл) - получен с выходом 96%.

167 мл (187 г, 0.73 моль) метилсульфата N,14-диэтил-ТЧ-метил-ТЧ-(2-метоксиэтил) аммония разбавили водой до 1 л. Раствор пропустили 2 раза через стеклянную колонку 900x30 мм, за-

полненную апиопобменпиком АВ-17-8 со скоростью 5 мл/мин. Между пропусканиями анио-побменпик регенерировали 1 л 1М раствора гидроксида натрия с последующей отмывкой 2.5 л воды. Собранный раствор подвергли электролизу по методике, аналогичной указанной в [7], в ячейке с катодным и анодным пространством, разделёнными ионообменной мембраной, при напряжении 7 В и плотности тока 12 А/дм2. Раствор, собранный в катодном пространстве, нейтрализовали борфто-ристоводородной кислотой до рН = 5 и выпарили па роторном испарителе. Остаток, представляющий собой вязкую жидкость, собрали в количестве 74.2 мл (87.6 г, 0.4 моль) с выходом 55%.

Для очистки тетрафторобората ТЧ,ТЧ-диэтил-ТЧ-метил-ТЧ-(2-метоксиэтил) аммония использовались методы, предложенные авторами работ [8, 9]. Продукт сметали с 10 г активного угля ОУ-А и интенсивно переметали в течение 48 ч. После этого его разбавили ацетонитрилом и пропустили через колонну, заполненную оксидом алюминия, после чего ацетонитрил отогнали па роторном испарителе. Продукт подвергли вакуумированию при 50°С и интенсивном перемешивании в течение 48 ч для удаления остатков влаги.

Спектр ЯМР-1Н тетрафторобората N,14-диэтил-К-метил-ТЧ-(2-метоксиэтил)аммония представлен па рис. 3. В сильном поле расположен триплет (31 = 7.27 Гц) при 1.16 м.д. интегральной ин-

тенсивностью 6, отвечающий трем протонам СН3-групп двух этильных заместителей. Синглетные сигналы при 2.93 м.д. и 3.17 м.д. интегральной интенсивностью по 3 каждый отвечают метальным группам при кватернизованном атоме азота и атоме кислорода соответственно. Квадруплет (31 = 7.27 Гц) при 3.32 м.д. с интегральной интенсивностью 4 отвечает двум протонам СН2-групп двух этильных заместителей. Сигналы при 3.42 м.д. и 3.62 м.д. интегральной интенсивностью по 2 отвечают двум а- и двум (3-протонам метоксиэтиле-нового фрагмента молекулы.

Синтез тетрафторобората К,К-диэтил-К-метил-К-(2-н-бутоксиэтил) аммония, структурная формула которого представлена ниже,

аналогичен синтезу тетрафторобората К,К-диэтил-К-метил-К-(2-метоксиэтил)аммония, за исключением того, что на первой стадии синтеза вместо ме-тилцеллозольва используется н-бутилцеллозольв.

Спектр ЯМР-1Н тетрафторобората диэтил-К-метил-К-(2-н-бутоксиэтил)аммония представлен на рис. 4.

МОЗ а,2)

В сильном поле расположен триплет (3J = =7.34 Гц) при 0.53 м.д. интегральной интенсивностью 3, отвечающий терминальной СН3-группе бутоксильного заместителя. В более сильном поле расположены два сигнала, частично наложенные друг на друга (суммарная интегральная интенсивность 8): триплет (3J = 7.15 Гц) при 0.99 м.д. интегральной интенсивностью 6, отвечающий трем протонам СН3-групп двух этильных заместителей и квадруплет (3J = 7.34 Гц) при 0.94 м.д. интегральной интенсивностью 2, отвечающий двум протонам у-СН2-группы бутоксильного заместителя. Сигнал сложной мультиплетности (триплет триплетов 3J = 7.34 и 6.48 Гц) при 1.15 м.д. отвечает двум (3-СН2-протонам бутоксильного заместителя. Синглетный сигнал при 2.76 м.д. интегральной интенсивностью 3 отвечает метальной группе при кватернизованном атоме азота. Триплетный сигнал (3J = 6.48 Гц) 3.08 м.д. интегральной интенсивностью 2 отвечает двум а-СН2-протонам бутоксильного заместителя. Квадруплетный сигнал (3J = 7.21 Гц) при 3.16 м.д. с интегральной интенсивностью 4 отвечает двум протонам СН2-групп двух этильных заместителей. Сигналы при 3.26 и 3.46 м.д. интегральной интенсивностью по 2 отвечают двум а- и двум (3-протонам метоксиэтиленового фрагмента молекулы.

М02 s,6)

J L_

2.00 2.02 4.05 2.91

Химический сдвиг (м.д.)

Рис.3. Спектр ЯМР-1Н тетрафторобората К,К-диэтил-К-метил-К-(2-метоксиэтил)аммония

М05 вн5)

I I I I _ I II ■ I I

—I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-г

3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5

Химический сдвиг (м.д.)

Рис.4. Спектр ЯМР-1Н тетрафторобората КДЧ-диэтил-К-метил-К-(2-н-бутоксиэтил)аммония

М04 3,11)

3.5 3 4 3 3 3.2 3.1 3.0 2.9 2 В 2.7 2.6 2.5 2.4 2 3 22 2.1 2.0 1.9 18 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3

Химический сдвиг (м.д.)

Рис.5. Спектр ЯМР-1Н тетрафторобората К-метил-ТЧ-(2-метоксиэтил)пиперидиния

Синтез тетрафторобората 1Ч-метил-1Ч-(2-метоксиэтил)шшеридиния, структурная формула которого представлена ниже,

аналогичен синтезу тетрафторобората 1Ч,1Ч-диэтил-]Ч-метил-1Ч-(2-метоксиэтил)аммония, за исключением того, что на второй стадии синтеза вместо диэтиламина используется пиперидин.

Спектр ЯМР-1Н тетрафторобората 1Ч-метил-1Ч-(2-метоксиэтил) пиперидиния представлен на рис. 5.

В сильном поле расположен мультиплет при 1.34 м.д. интегральной интенсивностью 2, отве-

Проводимость и вя

чающий 2 у-протонам пипиридиниевого цикла. Сигнал сложной мультиплетности (дублет квадруплетов, 3.Г = 5.69 и 5.44 Гц) при 1.52 м.д. интегральной интенсивности 4 отвечает сигналам четырех Р-протонов пиперидиниевого цикла. Синглетные сигналы при 2.85 м.д. и 3.00 м.д. интегральной интенсивностью по 3 каждый отвечают метальным группам при кватернизованном атоме азота и атоме кислорода соответственно. Мультиплет при 3.15 м.д. с интегральной интенсивностью 4 отвечает четырем а-протонам пиперидиниевого цикла. Сигналы при 3.35 м.д. и 3.48 м.д. интегральной интенсивностью по 2 отвечают двум а- и двум Р-протонам метоксиэтиленового фрагмента молекулы.

Ионная проводимость и вязкость синтезированных ионных жидкостей представлена в табл. 1.

Таблица 1

ионных жидкостей

Ионная жидкость Проводимость при 20 °0. мОм/см Вязкость при 20Т. Пз

Тетрафтороборат К."Ы-ди">тил-К-метил-Ы-(2-метокси">тил)аммония 0.90 7.7

Тетрафтороборат КК-дитгил-К-метил-Н-(2-н-бутокситгил) аммония 0.19 27.8

Тетрафтороборат К-метил-Ы-(2-метокситгил)пиперидиния 0.09 76.3

Влияние вязкости г| ионных жидкостей на их ионную проводимость (молярную Л) наглядно иллюстрируется величиной Лг| - произведением Вальдена. Авторами [6] показано, что значения Аг| для ониевых ионных жидкостей, как правило, находятся в узком диапазоне значений 50 ± 20-10~7 Нс/Ом-моль, в то время как проводимость варьируется от 0.1 до 14 мСм/см.

Проводимость ст классического раствора электролита прямо пропорциональна числу носителей заряда N и обратно пропорциональна значению средней вязкости г|:

бУкгц

(2)

где г - заряд носителя, еп - элементарный заряд, N - число носителей заряда, V - объем иона, г -эффективный радиус, г| - средняя вязкость.

Однако строгое применение подобных расчётов для ионных жидкостей осложняется тем, что

в них возможно образование агрегатов разнозаря-женных ионов, которые можно рассматривать как электронейтральные частицы. Такие частицы не являются носителями заряда, поэтому вычислить значение N не представляется возможным.

Ионная проводимость чистых ионных жидкостей незначительна для того, чтобы применять их в качестве рабочих электролитов электрохимических конденсаторов. Одним из путей повышения ионной проводимости является разбавление органическими растворителями. Разбавление ионных жидкостей приводит к повышению электропроводности, проходящей с повышением концентрации через максимум, определяемый свойствами растворителя. В общем случае введение растворителя позволяет увеличить электропроводность от 2 до 10 раз [10]. Проводимости 1М растворов синтезированных ионных жидкостей приведены в табл. 2.

Предельные потенциалы анодной Еох и катодной ЕгЫ стабильности были измерены методом

циклической вольамперометрии 1М растворов синтезированных ионных жидкостей в апстопи-триле. Результаты представлены па рис. 6. EKi и Ет определялись как потенциалы, при которых поро-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

говое значение плотности тока достигало 1 мА/см2. Значение потенциалов анодной Еох и катодной Екй стабильности растворов ионных жидкостей представлены в табл. 3.

Таблица 2

Проводимость и вязкость 1М растворов ионных жидкостей в ацетонитриле

Ионная жидкость Проводимость 1М раствора в ацетонитриле при 20"С, мСм/'см Вязкость раствора при 20"С, Пз

Тетрафтороборат 1Ч,М-диэтил-1Ч-метил-1Ч-(2-метоксиэтил)аммония 36.5 Н.2-10"3

Тетрафтороборат 1Ч,М-диэтил-1Ч-метил-1Ч-(2-н-бутоксиэтил)аммония 27.1 9.6-10-'

Тетрафтороборат N-метил-1Ч-(2-метоксиэтил)пиперидиния 29.0 9.4-10-3

Таблица 3

Значения потенциалов стабильности исследуемых ионных жидкостей

Ионная жидкость Потенциал анодной стабильности Еох, В Потенциал катодной стабильности Егеф В Окно электрохимической стабильности ДЕ, В

Тетрафтороборат 1Ч,1Ч-диэтил-1Ч-метил-Ы-(2-метоксиэтил)аммония 2.70 -3.43 6.13

Тетрафтороборат 1Ч,М-диэтил-1Ч-метил-Ы-(2-н-бутоксиэтил)аммония 0.16 -3.47 3.63

Тетрафтороборат N-метил-1Ч-(2-метоксиэтил)пиперидиния -0.26 -3.38 3.64

i, мА/см2

-4 -2 0 2 4

£,В(Аё+/Аё)

Рис. 6. Циклические вольт-амперные кривые на алюминиевом электроде в 1М растворе ионных жидкостей в ацетонитриле: / тетрафтороборат 1Ч,М-диэтил-М-метил-М-(2-н-бутоксиэтил)аммония; 2 тетрафтороборат 1Ч-метил-М-(2-метоксиэтил)пиперидиния; 3 тетрафтороборат 1Ч,М-диэтил-1Ч-метил-1Ч-(2-метоксиэтил)аммония. Скорость развёртки потенциала у 0.002 В/'с.

Из набора синтезированных ионных жидкостей наибольшим окном электрохимической стабильности па алюминиевом электроде обладает тетрафтороборат К^-диэтил-ТЧ-метил-ТЧ-(2-метоксиэтил)аммония, что связано со структурой

катиона. Тем не менее, рабочее напряжение у электрохимического конденсатора па основе неводного электролита с ионной жидкостью будет меньше окна стабильности электролита вследствие наличия углеродного материала, имеющего большое количество электроактивньтх функциональных групп па поверхности [11]. Кроме этого, максимальное рабочее напряжение снижается па 0.2-0.4 В при использовании карбонатных растворителей.

Возможными продуктами разложения те-трафтороборатсодержащих ионных жидкостей в смеси с апстопитрилом при выходе напряжения за пределы окна согласно данным [12], являются третичные амины, алкеньт, фтороводород, фторид бора (III), ортоборная кислота, апетамид, фторук-сусные кислоты, метилизопиапид, оксид углерода (IV).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предложена методика синтеза описвых ионных жидкостей, которые могут быть использованы в качестве певодных электролитов электрохимических конденсаторов. Установлено, что наибольшим окном электрохимической стабильности обладает тетрафтороборат ТЧЛЧ-диэтил-ТЧ-метил-ТЧ-(2-метоксиэтил)аммония.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Yuyama К., Masuda G„ Yoshidu //.. Sato Т. ii J. Power Sources. 2006. Vol. 162. P. 1401-1408.

2. Измайлова М.Ю., Рычагов Л.Ю., Деныииков К.К., Вольфкович Ю.М., Лозинская Е.И.. Шаплов А.С. ii Электрохимия. 2009. Т. 45, Л» 8. С. 1014-1015.

3. Sato Т., Masuda G., TakagiК. ii Electrochim. Acta. 2004. Vol.49. P. 3603-3611.

4. Пат. 0094741 A1 US,C09K3/00. Ionic liquids, electrolyte salts for storage devices, electrolytic solution for storage device, electric double layer capacitor, and secondare battery.

5. Пат. 0031729 A1 US, H01M10/40, H01G9/035, H01G9/038. Ionic liquids, electrolyte salts for electrical storage devices, liquid electrolytes for electrical storage devices, electrical double-layer capacitors, and secondare batteries.

6. Вейганд-Хильгетаг. Методы эксперимента в органической химии. М.: Химия, 1968.

7. Пат. 3402115 US. Preparation of quaternary ammonium hydroxides by electrodialysis.

8. Ionic Liquids in Synthesis / ed. P. Wasserscheid, T. Welton. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA, 2002. P. 1 7.

9. Nockemann P., Binnemans K„ Driesen K. ii Chemical Physics Lett. 2005. Vol. 415. P. 131-136.

10. Galinski A-/.. Lewandowski A., Stepniak /. ii Electrochim. Acta. 2006. Vol. 51. P. 5567-5580.

11. Lewandowski A., Galinski M. ii NATO Science Series. New Carbon Based Materials for Electrochemical Energy Storage Systems: Batteries, Supercapacitors and Fuel Cells. 2006. Vol. 229, As 1. P. 73-83.

12. KurzweilP., Chwistek M. ii Power Sources. 2008. Vol. 176. P. 555-567.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.