当前disclosure的一个实施例提供了这样的超级电容器:包含至少一个基于石墨烯的电极,包含一种离子液体的电解液,和将超级电容器分成两个小室的介电隔膜,每个小室包含一个电极和一部分电解液。在另一个实施例中,石墨烯在使用前已放在微波辐射下扩展,然后进行化学活化。当前disclosure的另一个实施例提供了包含这种超级电容器的电化学能量存储装置。还有disclosure其它的实施例和离子液体相关,其中一些离子液体适合用于超级电容器,本专利也给出了合成和设计这些离子液体的方法。进一步的设施例和使用超级电容器的方法相关,例如在电动汽车,电力网,高温应用和其它应用中。
技术领域
当前的disclosure和超级电容器相关。实施例之一涉及到离子液体在超级电容器中的应用以及制备和使用这种离子液体的方法,也包括超级电容器的应用。另一个实施例是基于石墨烯的超级电容器以及如何制备和使用这种超级电容器。还有另一个实施例与设计和合成离子液体有关。 背景
为了给电气设备提供能量,电能应该本质上是连续的,例如来自墙壁上的电源插座的电源。另一种方式是将电能存储起来,便于在后面需要的时候释放出来。通常是用电池来储存电能。在电池将电能存储过程中必须经历化学反应。当释放电池中能量的时候这个化学反应朝着相反的方向进行。尽管电池能够达到高的能量密度(用每单位质量的电池所存储的能量来记),即使是可充电电池,它们的寿命也是相当有限的,因为化学反应会造成化学物质分解,最终使得电池不能够再充电。与电流传输速度相比化学反应的速度相对较低,因此在一些应用中,电池所存储的电能不能够快速释放出来。而且,电池的功率密度一般较差,即每单位质量的电池不能够快速释放更多的能量。
尽管超级电容器的组成和结构中包含化学物质,但是超级电容器的工作不依赖于化学反应。相反,超级电容器以静电的方式存储电能,即,当超级电容器充电时,电解液中的离子是存储能量的单元。一旦电能进入超级电容器,其内部电解液中的离子移动到电极(传导电的固体成分)附近,这种电极的移位增强了电极上电荷的存储。当电极的电荷通过外部的电流回路释放时,离子状态发生松弛,变成不同的配置。因而,超级电容器存储电能主要依赖于离子的运动。这使得超级电容器不仅能够快速充电而且还能储存的电能快速释放出来。尽