Отработка технологии изготовления электродов самозаряжающихся суперконденсаторов из углеродных нанотрубок

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье рассмотрена отработка технологии изготовления электродов суперконденсаторов из углеродных нанотрубок промышленного производства, обладающих величиной удельной поверхности 109.6 м2/г, с целью дальнейшего применения при изготовлении углеродных электродов самозаряжающихся суперконденсаторов. Электрохимические характеристики электродов из углеродных нанотрубок исследованы в симметричной двухэлектродной ячейке методом циклической вольтамперометрии, гальваностатического заряда-разряда и импедансной спектроскопии. Показано, что величина удельной емкости электрода в органическом электролите 1-бутил-3-метилимидазолий трифторметан-сульфонат:пропиленкарбонат (объемное соотношение 3:1) составила 9,1 Ф/г.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. В. Келлер

АО “Институт реакторных материалов”

Автор, ответственный за переписку.
Email: keller_nv@irmatom.ru
Россия, Заречный Свердловской обл.

В. Н. Николкин

АО “Институт реакторных материалов”

Email: keller_nv@irmatom.ru
Россия, Заречный Свердловской обл.

Д. С. Бутаков

АО “Институт реакторных материалов”

Email: keller_nv@irmatom.ru
Россия, Заречный Свердловской обл.

А. А. Золотавин

АО “Институт реакторных материалов”

Email: keller_nv@irmatom.ru
Россия, Заречный Свердловской обл.

А. А. Аскарова

АО “Институт реакторных материалов”

Email: keller_nv@irmatom.ru
Россия, Заречный Свердловской обл.

В. Я. Хейнштейн

АО “Институт реакторных материалов”

Email: keller_nv@irmatom.ru
Россия, Заречный Свердловской обл.

Список литературы

  1. Conway, B. E., Electrochemical Supercapacitors: Scientific fundamentals and technological applications, N. Y.: Plenum Publ., 1999, p. 698.
  2. Иванов, A.M., Герасимов, А.Ф. Молекулярные накопители электрической энергии на основе двойного электрического слоя. Электричество. 1991. Т.1. С. 16. [Ivanov, A.M. and Gerasimov, A.F., Molecular energy storage devices based on electrical double layer, Russ. J. Electric., 1991, vol. 1, p. 16.]
  3. Рисованый, В.Д., Булярский, С.В., Марков, Д.В., Синельников, Л.П., Николкин, В.Н., Злоказов, С.Б., Джанелидзе, А.А., Светухин, В.В. Суперконденсатор и способ его изготовления, Пат. 2668544 (Россия), 2018. [Risovanyj, V.D., Bulyarskij, S.V., Markov, D.V., Sinelnikov, L.P., Nikolkin, V.N., Zlokazov, S.B., Dzhanelidze, A.A., and Svetukhin, V.V., Supercapacitor and its manufacturing method, Patent 2668544 (Russia), 2018.]
  4. Рисованый, В.Д., Костылев, А.И., Душин, В.Н., Фирсин, Н.Г., Синельников, Л.П., Бутаков, Д.С., Николкин, В.Н. Атомные батареи конденсаторного типа нового поколения с жидким электролитом. Атомная энергия. 2022. Т. 132. С. 175. [Risovanyj, V.D., Kostylev, A.I., Dushin, V.N., Firsin, N.G., Sinelnikov, L.P., Butakov, D.S., and Nikolkin, V.N., New generation atomic batteries of capacitor type with liquid electrolyte, Russ. J. Atomic energy, 2022, vol. 132, p. 175.]
  5. Signorelli, R., Ku, D.C., Kassakian, J.G., and Schindall, J.E., Electrochemical Double–Layer Capacitors Using Carbon Nanotube Electrode Structures, IEEE, 2009, vol. 97, no. 11. p. 1837.
  6. Чернявина, В. В., Бережная, А. Г., Жихарева, Е.А. Активированный уголь марки “NORIT B Test EUR” как электродный материал суперконденсатора. Электрохим. энергетика. 2018. Т. 18. № 4. С. 192. [Chernyavina, V.V., Berezhnaya, A.G., and Zhikhareva, E.A., Activated carbon “NORIT B Test EUR” as an electrode material for supercapacitors, Russ. J. Electrochemical Energetics, 2018, vol. 18, no. 4, p. 192.]
  7. Чайка, М.Ю., Воробьев, А.Ю., Силютин, Д.Е., Небольсин, В.А. Разработка лабораторного технологического маршрута изготовления нанопористых электродов суперконденсаторов. Вестник ВГУ. 2012. Т. 7, № 2. С. 79. [Chayka, M.Yu., Vorobjev, A.Yu., Silyutin, D.E., and Nebolsin, V.A., Development of the laboratory technological route for supercondensers nanoporous electrodes manufacturing, Russ. J. Vestnik VSU, 2012, vol. 7, no. 2, p. 79.]
  8. Янилкин, И.В., Саметов, А.А., Школьников, Е.И. Влияние количества связующего фторопласта Ф4 в угольных электродах на характеристики суперконденсаторов. Журн. прикл. химии. 2015. Т. 88. №2. С. 336. [Yanilkin, I.V., Sametov, A.A., and Shkol’nikov, E.I., Impact of F-4 fluoroplast in carbon electrodes on the supercapacitors characteristics, Russ. J. applied chemistry, 2015, vol. 88, no. 2. p. 336.]
  9. Lalitha, M. and Lakshmipathi, S., Interface energetics of [Emim]+[X]− and [Bmim]+[X]− (X = BF4, Cl, PF6, TfO, Tf2N) based ionic liquids on graphene, defective graphene, and graphyne surfaces, J. Molecular liquids, 2017, vol. 236, p. 124.
  10. Lam, P.H., Tran, A.T., Walczyk, D.J., Miller, A.M., and Yu, L., Conductivity, viscosity, and thermodynamic properties of propylene carbonate solutions in ionic liquids, J. Molecular liquids, 2017, vol. 246, p. 215.
  11. Di Leo, R.A., Marschilok, A.C., Takeuchi, K.J., and Takeuchi, E.S., Battery electrolytes based on saturated ring ionic liquids: Physical and electrochemical properties, Electrochim. Acta, 2013, vol. 109, p. 27.
  12. Pitawela, N.R. and Shaw, S.K., Imidazolium triflate ionic liquid’s capacitance−potential relationships and transport properties affected by cation chain lengths, ACS Meas. Sci, 2021, vol. 1, p. 117.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Экспериментальная ячейка по двухэлектродной схеме: 1, 3 – токоотводы, 2 – изолятор, 4, 7 – углеродные электроды из УНТ, 5 – электролит, 6 – сепаратор.

Скачать (220KB)
Метаданные
3. Рис. 2. СЭМ–микрофотографии углеродных нанотрубок марки “ДЕАЛТОМ” в исходном состоянии (а) и электрода из УНТ (б).

Скачать (475KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Циклические вольтамперограммы ячейки с электродами из УНТ “ДЕАЛТОМ”. Скорость развертки, мВ/c: 3 (1), 10 (2), 25 (3).

Скачать (73KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Гальваностатические кривые ячейки при заряде–разряде током, мА: 1 – 1, 2 – 2, 3 – 4, 4 – 6 в диапазоне напряжений от 0 до 2 В (а); при заряде-разряде током 1 мА (б) в диапазоне напряжений от 0 до 1 В (1), 1.5 В (2), 2 В (3), 2.5 В (4).

Скачать (122KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость удельной емкости электрода из УНТ от увеличения тока заряда-разряда в диапазоне напряжений от 0 до 2 В (1) и от приложенного напряжения при токе Iз–р = 1 мА (2).

Скачать (60KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Диаграмма Найквиста ячейки с электродами из УНТ “ДЕАЛТОМ”. На врезке – электрическая эквивалентная схема ячейки.

Скачать (39KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».