Die Betriebsfähigkeit von Superkondensatoren bei hohen Temperaturen durch Regulierung der Solvationsstruktur in verdünnten Hybrid-Elektrolyten mit Trimethylphosphat-Kosolvent ausstatten

Die Redoxstabilitäten verschiedener Sauerstoffdonor-Lösungsmittel (C═O, P═O und S═O) und Lithiumsalzanionen für Elektrolyte von Superkondensatoren (SCs) wurden durch Berechnung der Energie der Grenzorbitalen verglichen. Unter sechs Lithiumdifluoro(oxalat)borat (LiDFOB)-basierten Monolösungsmittel-Elektrolyten zeigt der verdünnte LiDFOB-1,4-Butyrolacton (GBL) Elektrolyt die höchste Betriebsspannung, leidet jedoch bei erhöhten Temperaturen unter Elektrolytzersetzung. Trimethylphosphat (TMP) zeigt die höchste Redoxstabilität und ein stark negatives elektrostatisches Potential (ESP), was es geeignet macht, die Lösung von LiDFOB wie erwartet zu fördern. Daher wird TMP als Kosolvent in den LiDFOB-GBL-Elektrolyt ausgewählt, um die Li+-Solvationsstruktur zu regulieren und die Betriebsfähigkeit von Elektrolyten bei hohen Temperaturen zu verbessern. Das elektrochemisch stabile Potentialfenster (ESPW) des 0,5 m LiDFOB-G/T(5/5) Hybrid-Elektrolyten kann 5,230 V erreichen. Der auf aktivem Kohlenstoff (AC) basierende symmetrische SC mit 0,5 m LiDFOB-G/T(5/5) Hybrid-Elektrolyt erreicht eine hohe Energiedichte von 54,2 Wh kg-1 bei 1,35 kW kg-1, und die Kapazitätsretention beträgt nach 10.000 Zyklen 89,2%. Die Betriebsspannung des SC kann über 2 V gehalten werden, wenn die Temperatur auf 60 °C ansteigt.