5之間的PC/離子液體積比混合于碳酸丙二酯（PC)的溶劑中時(shí)表現(xiàn)出22mS/cm 的離子電導(dǎo)率。
[0141] 在其他示范性實(shí)施方式中，不同的鱗鹽以1. 0M濃度溶解于乙腈（CAN)溶劑中。獲 得的電解質(zhì)在室溫下表現(xiàn)出大于約28mS/cm或大于約34mS/cm或大于約41mS/cm或大于約 55mS/cm，或大于約61mS/cm的離子電導(dǎo)率。
[0142] 在另一示例性實(shí)施方式中，將鱗鹽（CH3CH2CH 2) (CH3CH2) (CH3)2PC(CN)3以10w%加入 至EC(碳酸乙二酯）和DEC(碳酸二乙酯）為1:1重量比率（表示為EC:DEC = 1:1)的混 合溶劑中的1.0M LiPF6的常規(guī)電解質(zhì)溶液中。在加入鱗添加劑的情況下，電解質(zhì)的離子電 導(dǎo)率在-30°C增加109%，以及在+20°C和+60°C增加約25%。一般來(lái)說(shuō)，常規(guī)電解質(zhì)溶液的 離子電導(dǎo)率由于加入鱗添加劑增加至少25%。
[0143] 在另一示例性實(shí)施方式中，將鱗鹽（CH3CH2CH 2) (CH3CH2) (CH3)2PCF3BF3& 10w%加入 至EC (碳酸乙二酯）、DEC (碳酸二乙酯）和EMC (碳酸乙甲酯）為1:1:1 (表示為EC: DEC: EMC 為1:1:1)重量比率的混合溶劑中的1.0M LiPF6的常規(guī)電解質(zhì)溶液。在加入鱗添加劑的情 況下，電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率在20°C增加36%，在60°C增加26%以及在90°C增加38%。一 般來(lái)說(shuō)，常規(guī)電解質(zhì)溶液的離子電導(dǎo)率由于加入鱗添加劑增加至少25%。
[0144] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是隔膜是電池 ESR的最大的單個(gè)源。因此，當(dāng)與電解質(zhì)浸漬時(shí)，合適 的隔膜需要具有高的離子電導(dǎo)率以及具有最小的厚度。在一種實(shí)施方式中，隔膜小于約 100 μ m的厚度。在另一種實(shí)施方式中，隔膜約小于約50 μ m的厚度。在另一種實(shí)施方式中， 隔膜小于約30 μπι的厚度。在又一種實(shí)施方式中，隔膜小于約10 μπι的厚度。
[0145] 本文所公開(kāi)新的鱗電解質(zhì)組合物的另一重要優(yōu)點(diǎn)，作為替換或者使用鱗鹽作為常 規(guī)電解質(zhì)中的添加劑，是它們表現(xiàn)出與常規(guī)的電解質(zhì)相比的更寬的電化學(xué)電壓穩(wěn)定性窗 □ 〇
[0146] 在一些示例性實(shí)施方式中，不同的鱗鹽溶解在乙腈（CAN)溶劑中以形成1. 0Μ濃度 的電解質(zhì)溶液。在具有Pt工作電極和Pt對(duì)電極和Ag/Ag+參比電極的電池中測(cè)定電化學(xué)電 壓窗口。在一種布置中，穩(wěn)定的電壓窗口是在約-3. 0V至+2. 4V.之間。在另一種布置中， 電壓窗口是在約-3. 2V至+2. 4V.之間。在另一布置中電壓窗口是在約-2. 4V至+2. 5V.之 間，電壓窗口是在約-1.9V至+3. 0V.之間。
[0147] 在另外的示例性實(shí)施方式中，單個(gè)電池 EDLC由兩個(gè)碳電極、夾在雙電極之間的纖 維素隔膜、以及以1.0M濃度溶于碳酸丙二酯（PC)的溶劑中各種鱗鹽的電解質(zhì)溶液組成。在 一種布置中，EDLC可以從0V至3. 9V充電及放電。在另一布置中，EDLC可以從0V至3. 6V 充電及放電。在另一布置中，EDLC從0V至3. 3V充電及放電。在配置為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的EDLC的 又一布置中，H)LC可以在-3. 9V至+3. 9V之間，或者在-3. 6V至+3. 6V之間，或者在-3. 3V 至+3. 3V之間工作。
[0148] 使用本文所公開(kāi)的鱗電解質(zhì)組合物的另一重要優(yōu)點(diǎn)，作為替換或者使用鱗鹽作為 EDLC的常規(guī)電解質(zhì)中的添加劑，與常規(guī)電解質(zhì)相比，它們表現(xiàn)出降低的蒸汽壓以及因此導(dǎo) 致低可燃性，并且從而改善了 H)LC工作的安全性。在本發(fā)明的一方面，當(dāng)鱗鹽作為添加劑 與常規(guī)電解質(zhì)（其包含常規(guī)的、非鱗鹽）一起使用時(shí)，鱗鹽和常規(guī)鹽以1/100至1/1 (鱗鹽/ 常規(guī)鹽）范圍的摩爾比率存在于電解質(zhì)中。常規(guī)鹽的實(shí)例包括但不限于：四氟硼酸四乙胺 (TEABF4)、四氟硼酸三乙基甲基銨（TEMABF4)、三氟甲磺酸三乙基甲基銨（TEMACF 3S03)、四氟 硼酸1-乙基-3-甲基咪唑鑰鹽（EMIBF4)、1-乙基-3-甲基咪唑鑰雙（三氟甲磺酰基）酰 亞胺（EMIIm)、三乙基甲基銨雙（三氟甲磺酰基）亞胺（TEMAIm)、六氟磷酸1-乙基-3-甲 基咪唑鑰鹽（EMIPF6)。
[0149] 在一種示例性實(shí)施方式中，通過(guò)將鱗鹽-(CH3CH2CH 2) (CH3CH2) (CH3) 2PCF3BF3溶解于 乙腈（ACN)的溶劑中至1. 0M濃度來(lái)形成電解質(zhì)。ACN的蒸汽壓力在25°C降低約39%，以及 在105°C降低38%。通過(guò)鱗鹽在蒸汽壓中的顯著的抑制在降低電解質(zhì)溶液的可燃性方面是 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，從而改善裝置工作的安全性。
[0150] 在另一示例性實(shí)施方式中，由Novolyte Technologies (BASF集團(tuán)的部分）提供在 EC(碳酸乙二酯）和DEC(碳酸二乙酯）為1:1重量比率（表示為EC:DEC = 1:1)的混合溶 劑中的 1. 0M LiPF6的常規(guī)電解質(zhì)溶液。鱗鹽（CH3CH2CH2) (CH3CH2) (CH3)2PC(CN)3以 20w%加 入至標(biāo)準(zhǔn)電解質(zhì)溶液。在鱗添加劑加入至常規(guī)電解質(zhì)的情況下，火自熄時(shí)間降低53%。這 表明通過(guò)在常規(guī)電解質(zhì)中使用鱗鹽作為添加劑可以顯著改善能量存儲(chǔ)裝置的安全性和可 靠性。
[0151] 與現(xiàn)有技術(shù)相比根據(jù)本發(fā)明形成的m)LC另一重要的優(yōu)點(diǎn)是它們的寬的溫度范 圍。如在下面的實(shí)施例中可看到的，用本文所公開(kāi)的新的鱗電解質(zhì)制成的m)LC在約-50°c 至約+120 °C之間，或在約-40 °C至+105 °C之間，或在-20 °C至+85 °C之間，或在-10 °C至 +65°C之間的溫度范圍內(nèi)可以運(yùn)行。因此，采用本文所公開(kāi)的材料和結(jié)構(gòu)，制造可以在擴(kuò)展 的溫度范圍中工作的m)LC目前是可行的。這使得將這些裝置在廣泛的應(yīng)用中實(shí)施成為可 能，這些應(yīng)用在制造和/或運(yùn)行期間經(jīng)受寬的溫度范圍。
[0152] 在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，EDLC設(shè)計(jì)成在不同的電壓和溫度組合下進(jìn)行工作。在 一種布置中，EDLC可以在2. 5V和120°C下進(jìn)行工作。在另一種布置中，EDLC可以在2. 7V和 105°C下進(jìn)行工作。在另一布置中，EDLC可以在2. 8V和85°C下進(jìn)行工作。在另一布置中， EDLC可以在3. 0V和70 °C下進(jìn)行工作。在進(jìn)一步的布置中，EDLC可以在3. 5V和60 °C下進(jìn) 行工作。
[0153] 由消費(fèi)電子和出現(xiàn)的電動(dòng)/混合動(dòng)力動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)所驅(qū)動(dòng)，因此需要更高的工作 電壓的EDLC具有更高的能量密度、更高的工作溫度以及延長(zhǎng)的壽命。通常在這些參數(shù)性能 之中存在折衷。例如，通常對(duì)于每高于額定電壓-標(biāo)稱(chēng)電壓l〇〇mV，增加的工作電壓將縮短 H)LC的壽命為約二分之一（或約50% )。對(duì)于溫度每增加10°C，EDLC壽命也降低約二分 之一。
[0154] 本發(fā)明的一些實(shí)施方式提供了在初始組裝之后用于處理EDLC裝置以增加它的工 作電壓、工作溫度和壽命的方法。本發(fā)明的其他實(shí)施方式提供了用于恢復(fù)或增強(qiáng)已經(jīng)出于 運(yùn)行中的H)LC的性能從而使其使用超出它的正常工作壽命的方法。本發(fā)明的方法使得將 H)LC裝置在廣泛應(yīng)用實(shí)施成為可能，該應(yīng)用在比當(dāng)前使用的更高的溫度和電壓下進(jìn)行工 作。
[0155] 初步處理
[0156] 具有顯著優(yōu)勢(shì)的是本發(fā)明的實(shí)施方式提供了用于處理EDLC的方法以增強(qiáng)其性能 穩(wěn)定性并且從而增加其壽命。在一些實(shí)施方式中提供了一種處理具有正電極和負(fù)電極以及 與電極接觸的電解質(zhì)的EDLC的方法，特征在于：正電極和負(fù)電極的極性被逆轉(zhuǎn)。
[0157] 在一些實(shí)施方式中，提供了處理EDLC的方法作為初步處理。在這種實(shí)施方式中， 在EDLC的初步組裝之后，并且當(dāng)EDLC處于中性狀態(tài)時(shí)采用EDLC處理。例如，EDLC -旦組 裝就具有指定的正電極、指定的負(fù)電極以及和正電極和負(fù)電極接觸的電解質(zhì)。并未施加偏 壓，并且因此H)LC處于非充電的、中性狀態(tài)。在此及此后，在EDLC的正常運(yùn)行期間，正電極 限定為具有正電位的電極，負(fù)電極限定為具有負(fù)電位的電極。術(shù)語(yǔ)"正電池電壓"或"正電 壓"定義為施加至H)LC的正偏壓使得正電極具有正電位，以及負(fù)電極具有負(fù)電位。術(shù)語(yǔ)"負(fù) 電池電壓"或"負(fù)電壓"限定為為施加至m)LC的負(fù)偏壓以便正電極具有負(fù)電位，負(fù)電極具有 正電位；在這種情況下正電極和負(fù)電極的極性被逆轉(zhuǎn)。
[0158] 在一種實(shí)施方式中，將正電壓E+首先施加至EDLC以進(jìn)行初步處理。其次，將EDLC 放電至0伏特。然后，通過(guò)將負(fù)電壓E施加EDLC逆轉(zhuǎn)正電極和負(fù)電極的極性。
[0159] 在另一種實(shí)施方式中，逆轉(zhuǎn)正電極和負(fù)電極的極性并且將負(fù)電壓E首先施加至 H)LC以進(jìn)行初步處理。其次，將EDLC放電至0伏特。然后，通過(guò)將正電壓E+施加至EDLC， 轉(zhuǎn)換回正電極和負(fù)電極的極性。
[0160] EDLC具有標(biāo)稱(chēng)電壓En。標(biāo)稱(chēng)電壓是額定電壓，通常定義為EDLC的典型的工作電 壓。在一些實(shí)施方式中，標(biāo)稱(chēng)電壓為約2.5至3. 5V范圍。
[0161] 在一些實(shí)施方式中，正電壓限定為Ε+= Εη+ΔΕ，其中，ΔΕ =-0. 8至0. 2V。在一 些優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)施加比EDLC的標(biāo)稱(chēng)電壓更正電0. 05至0. 10V的正電壓進(jìn)行初步 處理。在一些實(shí)施方式中，負(fù)電壓限定為E = -|Εη+ΔΕ|，其中，ΔΕ = -0.8至+0.2V并且 I表示絕對(duì)值。在一些優(yōu)選實(shí)施方式中，初步處理通過(guò)施加負(fù)電壓進(jìn)行，其絕對(duì)值比EDLC 的標(biāo)稱(chēng)電壓低〇. 05至0. 80V。
[0162] 在一些實(shí)施方式中，正電壓以恒定電壓E+在時(shí)間t+為約1至16小時(shí)的范圍內(nèi)施 加至EDLC。在一些實(shí)施方式中，負(fù)電壓以恒定電壓E在時(shí)間t為約0.25至2小時(shí)的范圍 內(nèi)施加至H)LC。
[0163] 發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在此初步處理步驟期間的電壓的施加可以以多種方式進(jìn)行。例 如，在一些實(shí)施方式中，電壓可以以恒定的速率施加?？商娲兀梢酝ㄟ^(guò)隨時(shí)間推移漸增 (ramping)來(lái)施加電壓。在又一實(shí)施方式中，電壓可以以脈沖樣的方式施加。
[0164] 例如，在一些實(shí)施方式中，通過(guò)使電壓以在1至10mV/s的范圍內(nèi)的增加速率 (ramping rate)從0伏特增加（ramping)至最終的電壓E+將正電壓施加至EDLC。在一些 實(shí)施方式中，通過(guò)使電壓以在1至10mV/s的范圍內(nèi)的增加速率從0伏特增加至最終的電壓 E將負(fù)電壓施加至EDLC。
[0165] 此外，可以選擇電壓施加的順序。在一些實(shí)施方式中，首先施加正電壓處理，以及 隨后是負(fù)電壓處理。在一些實(shí)施方式中，首先施加負(fù)電壓處理，并且隨后是正電壓處理。
[0166] 在另一方面，提供了用于處理具有正電極、負(fù)電極以及與正電極和負(fù)電極接觸的 電解質(zhì)的電化學(xué)雙層電容器（EDLC)的方法。將處理電壓E1施加至EDLC。然后將EDLC放 電至0伏特。此后，通過(guò)將反極性電壓E2施加至EDLC，逆轉(zhuǎn)正電極和負(fù)電極的極性。
[0167] 在一些實(shí)施方式中，處理電壓E1是正電壓E+，以及反極性電壓E2是負(fù)電壓E?？?替代地，在一些實(shí)施方式中，處理電壓E1是負(fù)電壓E以及反極性電壓E2是正電壓E +。
[0168] 正電壓限定為Ε+=Εη+ΔΕ，其中，E = _0.8至+0.2V。在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中， 通過(guò)施加比m)LC的標(biāo)稱(chēng)電壓更正電0. 05至0. 10V的值的正電壓進(jìn)行初步處理。在一些 實(shí)施方式中，負(fù)電壓限定為Ε = -|Εη+ΔΕ|，其中，E = -0. 8至+0. 2V以及I I表示絕對(duì)值。 在一些優(yōu)選實(shí)施方式中，初步處理是通過(guò)施加負(fù)電壓進(jìn)行，其絕對(duì)值比m)LC的標(biāo)稱(chēng)電壓低 0. 05 至 0. 80V。
[0169] 在一個(gè)實(shí)施例中，正電壓以恒定電壓E+在時(shí)間t+為約1至16小時(shí)的范圍內(nèi)施加 至EDLC。在另一實(shí)施例中，負(fù)電壓以恒定電壓E在時(shí)間t為約0.25至2小時(shí)的范圍內(nèi)施 加至EDLC。
[0170] 為了施加正電壓，在一種實(shí)例中，通過(guò)使電壓以在1至10mV/s的范圍內(nèi)的增加速 率從〇伏特增加至最終的電壓E+將正電壓施加至EDLC。為了施加負(fù)電壓，通過(guò)使電壓以在 1至10mV/S的范圍內(nèi)的增加速率從0伏特增加至最終的電壓E將負(fù)電壓施加至EDLC。
[0171] 后處理，件能恢復(fù)
[0172] 進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了用于恢復(fù)或增強(qiáng)已經(jīng)工作時(shí)間τ的 H)LC的性能的方法。在這種情況下，施加"后處理"意味著在EDLC處于充電狀態(tài)之后并且 已經(jīng)處于工作中處理H)LC。
[0173] 在一種實(shí)施方式中，提供了用于處理具有正電極和負(fù)電極以及與電極接觸的電解 質(zhì)的EDLC電池 （EDLC cell)的方法，其特征在于：正電極和負(fù)電極的極性被逆轉(zhuǎn)。在這種 實(shí)施方式中，電極的極性簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)換而未改變電池電壓（cell voltage)的絕對(duì)值。
[0174] 在其他實(shí)施方式中，通過(guò)后處理改變電池電壓的值。在一種實(shí)施方式中，EDLC已 經(jīng)運(yùn)行了時(shí)間τ并且H)LC以其標(biāo)稱(chēng)電壓匕處于正電壓狀態(tài)，其為EDLC的額定工作電壓。 為了進(jìn)行后處理，EDLC首先放電至0伏特。其次，通過(guò)將負(fù)電壓E施加至EDLC逆轉(zhuǎn)正電極 和負(fù)電極的極性。然后，使EDLC放電至0伏特。最后，通過(guò)將正電壓E+施加至EDLC，使正 電極和負(fù)電極的極性轉(zhuǎn)換回來(lái)。
[0175] 正電壓限定為Ε+= Εη+ΔΕ，其中，ΔΕ =-0. 8至+0. 2V。在一些優(yōu)選的實(shí)施方式 中，通過(guò)施加比m)LC的標(biāo)稱(chēng)電壓更正電0. 05至0. 10V的正電壓進(jìn)行初步處理。在一些實(shí)施 方式中，負(fù)電壓限定為Ε = -|Εη+ΔΕ|，其中，ΔΕ = -〇. 8至+0. 2V，并且I I表示絕對(duì)值。在 一些優(yōu)選實(shí)施方式中，初步處理通過(guò)施加負(fù)電壓進(jìn)行，其絕對(duì)值比m)LC的標(biāo)稱(chēng)電壓低0. 05 至 0. 80V。
[0176] 后處理電壓可以以各種方式進(jìn)行施加。在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)電壓以恒定電壓E在 約0. 1至2. 0小時(shí)的范圍內(nèi)的時(shí)間t施加至EDLC ;以及正電壓以恒定電壓E +在約0. 1至 2. 0小時(shí)范圍內(nèi)的時(shí)間t+施加至EDLC。
[0177] 在可替代的實(shí)例中，通過(guò)使電壓以在1至10mV/s的范圍內(nèi)的增加速率從0伏特增 加至最終的電壓E將負(fù)電壓施加至EDLC ;通過(guò)使電壓以在1至10mV/s的范圍內(nèi)的增加速 率從〇伏特增加至最終的電壓E+將正電壓施加至EDLC。
[0178] 以任何期望的時(shí)間施加后處理以便于恢復(fù)EDLC的性能。通常，在EDLC工作時(shí)間 τ之后，施加負(fù)電壓處理和正電壓處理。
[0179] EDLC具有初始電容和工作電容。隨時(shí)間推移，工作電容相對(duì)于EDLC的初始電容下 降。在一些實(shí)施方式中，以工作電容的值作為初始電容的百分?jǐn)?shù)來(lái)定義時(shí)間τ。在一個(gè)實(shí) 例中，時(shí)間τ限定為H)LC的工作電容達(dá)到初始電容的80%的時(shí)間。時(shí)間τ可以是任何其 他期望的值，以及公開(kāi)的80%僅作為示例性值。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)EDLC的工作電容達(dá) 到初始電容的X百分?jǐn)?shù)時(shí)，其中，X < 80%，正電極和負(fù)電極的極性被逆轉(zhuǎn)。在另一種實(shí)施 方式中，時(shí)間τ限定為期望的小時(shí)數(shù)。例如，在一些實(shí)施方式中，τ在50-2000小時(shí)的范 圍內(nèi)。
[0180] 具有顯著優(yōu)勢(shì)的是在EDLC上進(jìn)行多次后處理以便提供持續(xù)的性能恢復(fù)。例如，在 EDLC電池 （EDLC cell)的工作期間，可以周期性地逆轉(zhuǎn)正電極和負(fù)電極的極性。在一些實(shí) 施方式中，步驟負(fù)電壓處理和正電壓處理重復(fù)η次，其中，η是整數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，極性 在EDLC電池的工作期間，至少每200小時(shí)進(jìn)行逆轉(zhuǎn)。在另一實(shí)施例中，極性在EDLC電池工 作期間，至少每100小時(shí)進(jìn)行逆轉(zhuǎn)。在另一實(shí)施例中，極性在EDLC電池工作期間，至少每50 小時(shí)進(jìn)行逆轉(zhuǎn)。在又一實(shí)施例中，極性逆轉(zhuǎn)更頻繁，例如，在H)LC的工作期間，每另一個(gè)循 環(huán)就進(jìn)行逆轉(zhuǎn)。
[0181] 在又一實(shí)施方式中，進(jìn)行能量存儲(chǔ)的上面的方法可以與電池（battery)結(jié)合以便 形成包括電池和EDLC陣列的電容-電池混合能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。
[0182] 離子液體、鹽、和組合物
[0183] 如在本文中詳細(xì)描述的，由本發(fā)明提供的EDLC裝置的實(shí)施方式，使用一種或多種 電解質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，電解質(zhì)由常規(guī)的銨基組合物組成。在一些實(shí)施方式中，電解質(zhì) 由氟基化合物組成。在一些優(yōu)選實(shí)施方式中，電解質(zhì)由鱗基離子液體、鹽，以及組合物組成。 在一些實(shí)施方式中，電解質(zhì)由鱗基和氟基化合物的結(jié)合組成。在一些實(shí)施方式中，發(fā)現(xiàn)這類(lèi) 電解質(zhì)表現(xiàn)出期望的性能，以及尤其是高熱力學(xué)穩(wěn)定性、低揮發(fā)性、寬液線范圍、高的離子 電導(dǎo)率子，以及寬的電化學(xué)穩(wěn)定窗口中的至少兩種或更多的結(jié)合。并且在一些實(shí)施方式中， 在一種組合物中的多達(dá)期望水平的所有這些性能的組合是出人意料的并且是無(wú)法預(yù)見(jiàn)的， 并且提供了超過(guò)已知離子組合物的顯著的優(yōu)點(diǎn)。表現(xiàn)出這種性能的在本發(fā)明的m)LC上使 用的鱗組合物的實(shí)施方式使得之前不可用的應(yīng)用和裝置成為可能。
[0184] 在一些實(shí)施方式中，具有由本發(fā)明的鱗基離子液體組成的電解質(zhì)的EDLC包括選 擇的分子量的和取代方式的鱗陽(yáng)離子，配合選擇的陰離子，以形成具有熱力學(xué)穩(wěn)定性、離子 電導(dǎo)率、液線范圍以及低揮發(fā)性性能的可調(diào)組合的離子液體。
[0185] 在一些實(shí)施方式中，本文中的術(shù)語(yǔ)"離子液體"是指在或低于100°C下處于液態(tài)的 鹽。"室溫"離子液體在此進(jìn)一步限定為其在或低于室溫處于液態(tài)。
[0186] 在其他實(shí)施方式中，使用術(shù)語(yǔ)"電解質(zhì)"或"電解質(zhì)溶液"或"電解質(zhì)組合物"或"離 子電解質(zhì)"或"離子導(dǎo)電電解質(zhì)"或"離子導(dǎo)電組合物"或"離子組合物"并且在本文中定義 為以下各項(xiàng)中的任意一項(xiàng)或多項(xiàng)：(a)，離子液體，（b)室溫離子液體，（c)溶于至少一種溶 劑中的一種或多種鹽，（d)溶于至少一種溶劑中的一種或多種鹽連同至少一種聚合物以形 成凝膠電解質(zhì)。此外，一種或多種鹽限定為包括：(a)在100°C及以下為固體的一種或多種 鹽，以及（b)在100°C以以下為液體的一種或多種鹽。
[0187] 在一些實(shí)施方式中，提供了具有由鱗離子液體和鱗電解質(zhì)組成的電解質(zhì)的EDLC， 其表現(xiàn)出高達(dá)約400°C的溫度，更常見(jiàn)地高達(dá)約375°C的溫度的熱力學(xué)穩(wěn)定性。表現(xiàn)出達(dá)到 這么高溫度的熱穩(wěn)定性是重大的進(jìn)展，并且允許在很寬的應(yīng)用范圍內(nèi)使用本發(fā)明的鱗離子 液體。本發(fā)明的鱗離子液體和鱗電解質(zhì)的實(shí)施方式進(jìn)一步表現(xiàn)出在室溫中的至少lmS/cm， 或至少5mS/cm，或至少10mS/cm，或至少15mS/cm，或至少20mS/cm，或至少30mS/cm，或至少 40mS/cm，或至少50mS/cm，或至少60mS/cm的離子電導(dǎo)率。本發(fā)明的鱗離子液體和鱗電解質(zhì) 的實(shí)施方式表現(xiàn)出與氮基類(lèi)似物相比低約20%的揮發(fā)性。高熱穩(wěn)定性、高離子電導(dǎo)率、寬的 液線范圍，以及低揮發(fā)性的結(jié)合是非常合乎需要并出人意料的。通常，在現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)離 子液體的熱穩(wěn)定性和離子電導(dǎo)率表現(xiàn)出相反關(guān)系。
[0188] 在一些實(shí)施方式中，具有由鱗離子液體、鱗電解質(zhì)組成的電解質(zhì)的EDLC包括具有 至多高達(dá)500道爾頓的分子量的陽(yáng)離子。在其他實(shí)施方式中，在更低的熱穩(wěn)定性范圍內(nèi)，鱗 尚子液體和鱗電解質(zhì)包括具有200至500道爾頓范圍分子量的陽(yáng)尚子。
[0189] 具有由本發(fā)明的鱗基離子液體組成的電解質(zhì)的EDLC包括以下通式的鱗基陽(yáng)離 子：
[0190]
[0191] 其中，R1、!?2、!?3和R 4各自獨(dú)立地是取代基。在一些實(shí)施方式中，其中，陽(yáng)離子包括 開(kāi)鏈。
[0192] 在一些實(shí)施方式中R1、R2、R3和R 4各自獨(dú)立地是烴基基團(tuán)。在一種實(shí)施方式中，至 少一個(gè)烴基基團(tuán)不同于其它兩個(gè)。在一種實(shí)施方式中烴基基團(tuán)中都不是甲基。在一些實(shí)施 方式中，烴基基團(tuán)包括2至7個(gè)碳原子，更常見(jiàn)地1至6個(gè)碳原子。在一些實(shí)施方式中，R1、 R2、R3和R 4各自獨(dú)立地是包括2至14個(gè)碳原子的不同烴基基團(tuán)。在一些實(shí)施方式中，烴基 基團(tuán)不包含支鏈。在一種實(shí)施方式中在脂肪族部分、雜環(huán)部分中R1=R2。可替代地，在芳 香族部分、雜環(huán)部分中R1= R2。
[0193] 在一些實(shí)施方式中，R1或R2由苯基或取代的烴基苯基組成。在一些實(shí)施方式 中，R1和R2是相同的并且由四亞甲基（磷雜環(huán)戊烷（phospholane))或五亞甲基（磷雜環(huán) 己燒（phosphorinane))組成。可替代地，R1和R2是相同的并由四次甲基（磷雜環(huán)戊稀 (phosphole))組成。在又一實(shí)施方式中，R1和R2是相同的并且由磷雜環(huán)戊烷或磷雜環(huán)己烷 組成。此外，在另一實(shí)施方式中R2、R3和R4是相同的并由磷雜環(huán)戊烷、磷雜環(huán)己烷或磷雜環(huán) 戊烯組成。
[0194] 在一些實(shí)施方式中，選擇至少一種、更多或所有的R1、R2、R 3和R4使得每個(gè)都不含 有官能團(tuán)，其將與下面描述的氧化還原活性分子（ReAM)起反應(yīng)。在一些實(shí)施方式中，R\R2、 R3和R4中的至少一個(gè)、多個(gè)或所有都不含有鹵、金屬或0、N、P或Sb。
[0195] 在一些實(shí)施方式中，烴基基團(tuán)包括1至7個(gè)碳原子。在其他實(shí)施方式中，來(lái)自所有 烴基基團(tuán)的總碳原子是12或更少。在又一實(shí)施方式中，烴基基團(tuán)各自獨(dú)立地包括1至6個(gè) 碳原子，更典型的，1至5個(gè)碳原子。
[0196] 在另一實(shí)施方式中，具有由本發(fā)明的鱗基電解質(zhì)的組成電解質(zhì)的EDLC包括：溶于 溶劑的一種或多種鹽，該一種或多種鹽包括以下通式的一種或多種鱗堿陽(yáng)離子：
[0197]
[0198] 以及一種或多種陰離子，并且其中：R1、R2、R 3和R4各自獨(dú)立地是取代基，例如，但 不限于如下所述烴基基團(tuán)。在一些實(shí)施方式中，R\R2、R3和R4各自獨(dú)立地是包括1至6個(gè) 碳原子，更常見(jiàn)地1至4個(gè)碳原子的烴基基團(tuán)。在一些實(shí)施方式中，在一個(gè)或多個(gè)R基團(tuán)中 的一個(gè)或多個(gè)氫原子由氟取代。任意一種或多種鹽在l〇〇°C及以下的溫度可以是液態(tài)或固 態(tài)。在一些實(shí)施方式中，鹽由一種陽(yáng)離子和一種陰離子組成。在其他實(shí)施方式中，鹽由一種 陽(yáng)離子和多種陰離子組成。在其他實(shí)施方式中，鹽由一種陰離子和多種陽(yáng)離子組成。在另 一些實(shí)施方式中，鹽由多種陽(yáng)離子和多種陰離子組成。合適的溶劑的示范性的實(shí)施方式包 括，但不限于以下各項(xiàng)中的一種或多種：乙腈、碳酸乙二酯（EC)、碳酸丙二酯（PC)、碳酸丁 二酯（BC)、碳酸二甲酯（DMC)、碳酸二乙酯（DEC)、碳酸乙甲酯（EMC)或碳酸甲乙酯（MEC)、 丙酸甲酯（MP)、碳酸氟代亞乙酯（FEC)、氟代苯（FB)、碳酸亞乙烯酯（VC)、碳酸乙烯基亞乙 酯（VEC)、碳酸苯亞乙酯（PHEC)、碳酸丙甲酯（PMC)、二乙氧基乙烷（DEE)、二甲氧基乙烷 (DME)、四氫呋喃（THF)、γ-丁內(nèi)酯（GBL)和γ-戊內(nèi)酯（GVL)。
[0199] 在示例性實(shí)施方式中，鱗陽(yáng)離子由如下化學(xué)式組成：
[0201] 在另一示例性實(shí)施方式中，鱗陽(yáng)離子由如以下化學(xué)式組成：
[0203] 在另一示例性實(shí)施方式中，鱗陽(yáng)離子由以下化學(xué)式組成：
[0205] 在一附加示例性實(shí)施方式中，鱗陽(yáng)離子由以下化學(xué)式組成：
[0207] 在另一示例性實(shí)施方式中，鱗陽(yáng)離子由以下化學(xué)式組成：
[0209] 在又一示例性實(shí)施方式中，鱗陽(yáng)離子由以下化學(xué)式組成：
[0210]
[0211] 在又一示例性實(shí)施方式中，鱗陽(yáng)離子由以下化學(xué)式組成：
[0213] 在另一示例性實(shí)施方式中，鱗陽(yáng)離子由以下化學(xué)式組成：
[0215]