非水系低温电解液应用研究

［15］3.1.2凝点降低原理凝点降低原理是指加入溶质，溶剂的凝点会降低。一般凝点是指试样在此温度下刚好不流动。而凝点下降和沸点升高都是由蒸气压下降引出的。溶质进入溶剂中，溶质分子会占用溶剂分子的位置或者会束缚溶剂分子，导致溶剂分子不易溢出液面，这是导致蒸气压下降的根本原因。物理化学中详细推导了凝点降低过程，得到公式：其中ΔTf是凝点降低的值，Kf是凝点降低常数，b(B)3.1.3电导率电导率，顾名思义是传导电流的能力，电导率是电阻的倒数。对于强电解质的电导率测量，存在离子独立运动规律。离子独立运动规律指的是电解质的电导率是所有离子的贡献总和。此规律对于本实验有重大意义。3.2结果与讨论3.2.1质量比对凝点和电导率的影响表3-1溶剂的凝点与电导率溶剂凝点电导率丙酮-94.9℃6×10-乙二醇-12.9℃10-3邻苯二甲酸二辛酯-50℃10-11丙酮与乙二醇质量比2:1-50℃5.09μS/cm丙酮与乙二醇质量比1:1-45℃4.45μS/cm丙酮与乙二醇质量比1:2-41℃1.86μS/cm丙酮与邻苯二甲酸二辛酯质量比2:1-50℃以下0.455μS/cm丙酮与邻苯二甲酸二辛酯质量比1:1-50℃以下0.231μS/cm丙酮与邻苯二甲酸二辛酯质量比1:2-50℃0.022μS/cm通过上表可知，丙酮的凝点最低，其次是邻苯二甲酸二辛酯，乙二醇的凝点最高。丙酮与乙二醇不同质量比的凝点在丙酮与乙二醇的凝点之间，丙酮与邻苯二甲酸二辛酯也是如此。并且丙酮和邻苯二甲酸二辛酯不同质量比溶剂的凝点都在零下50度以下，符合要求。我们还能看出丙酮质量分数越高溶剂的凝点越低，这是因为丙酮自身的凝点低。3.2.2溶剂的溶解度不同溶剂对不同电解液的溶解性均不相同，下面以质量比2:1的丙酮与乙二醇和质量比2:1的丙酮与邻苯二甲酸二辛酯为例（每种溶剂100ml）：表3-2不同溶剂对不同电解液的溶解度丙酮与乙二醇质量比2:1丙酮与邻苯二甲酸二辛酯质量比2:1电解质溶解度g电解质溶解度g羟甲基淀粉钠0.0086柠檬酸1.25L丙氨酸0.6375甲酸钾1.001十二烷基磺酸钠0.5070十二烷基磺酸钠0.3018甲苯-4-磺酸钠6.7558甲苯-4-磺酸钠3.1425如上表所示，由十二烷基磺酸钠和甲苯-4-磺酸钠溶解度的对比可知丙酮与乙二醇比丙酮与邻苯二甲酸二辛酯的溶解度高将近一倍。在外界条件如温度、压力等相同时，溶解度不同的原因的乙二醇对电解质的溶解度比邻苯二甲酸二辛酯大，并且邻苯二甲酸二辛酯与丙酮分子之间的作用力较大，导致丙酮对电解质盐的溶解度变更小。3.2.3溶质的电导率丙酮与乙二醇质量比2:1100ml体系①即丙酮与乙二醇质量比2:1内加入不同电解质的电导率如下表所示（体系①的电导率是5.09μS）：表3-3体系①加入不同电解质的电导率电解质盐质量（g）电导率（μS/cm）苯乙酸0.570017.310.834016.861.662518.146.837524.749.352546.8014.792552.90癸二酸0.25753.651.51002.612羟甲基淀粉钠0.0863（不溶）3.96十二烷基磺酸钠0.2588264.10.76585802.0383（不全溶）962甲苯-4-磺酸钠0.1313198.71.411602.6516983.921745.169524586.7558（不全溶）2936由表可知甲苯-4-磺酸钠溶解在体系①中的电导率最高，电导率随甲苯-4-磺酸钠加入的量线性升高，但是溶解度有上限。丙酮与邻苯二甲酸二辛酯100ml体系②即丙酮与邻苯二甲酸二辛酯质量比2:1内加入不同电解质的电导率如下表所示（体系②的电导率是0.455μS）：表3-4体系②加入不同电解质的电导率电解质盐质量（g）电导率（μS/cm）甲苯-4-磺酸钠3.1425（不溶）十二烷基磺酸钠0.3018（不溶）壬二酸0.3759.341.15339.651.653310.05二甲基亚砜12.5ml1.572.5ml6.11软脂酸0.26030.8230.77252.7721.77253.16间硝基苯甲酸0.28150.6520.78351.1731.54352.306甲酸10ml9.0520ml22.8综上所述，可以看出甲苯-4-磺酸钠在体系①的电导率比较高，而且甲苯-4-磺酸钠在体系①中的溶解度也不小。但体系②对电解质盐的溶解度就不大，并且电导率很小。这是因为酯对电解质的溶解度不好，并且由于酯与丙酮的相互作用使得丙酮对电解质盐的溶解度也不好。此外，本实验还尝试溶质溶解两种及以上电解质盐。100ml体系①（丙酮与乙二醇质量比2:1）中溶解5.35g甲苯-4-磺酸钠和3.87g甲酸钾（不全溶），电导率增加到6.89mS/cm，但此电解液在零下20度就析出。根据不同质量甲苯-4-磺酸钠溶解在体系①中的凝点测量，得出体系①中溶解3.75g甲苯-4-磺酸钠时凝点能达到零下50℃，符合要求。此外，甲酸钾分子质量小，会降低闪点，用量不宜超过2g。体系①加入2g甲酸钾和3.75g甲苯-4-磺酸钠，电导率为2758μS，达不到要求，再加入5ml甲酸，电解液的电导率达到4.75mS/cm。电导率及凝点都达到要求。

第四章实验结论4.1结论在测定凝固点和电导率实验后，选取最优数据。在丙酮与乙二醇质量比2:1体系中加入3.75g甲苯-4-磺酸钠、2g甲酸钾和5ml甲酸。此电解液在保证凝点的条件下电导率最高，并且闪点以及PH值负荷要求。4.2展望由于时间紧迫，没有能力做更多更深入的实验，这些结果会对以后非水系低温电解液的研究有所帮助。

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王小棉.超级电容器氯盐水系低温电解液的研究.[J],华北理工大学,2016,6.单忠强.离子液体电解液的研究进展[D],天津大学,2012,9.附录致谢短短四年大学生涯就要结束，留下了很多珍贵的回忆。四年的辛苦积累，四个月的漫长摸索，终于要完成了毕业论文。这四个月以来，前期和老师的探讨、和同学一起做实验、自己慢慢摸索拓宽思路