КОМПОЗИТНАЯ УГЛЕРОДНАЯ ЛЕНТА ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ

В статье рассмотрены вопросы разработки технологии производства композитной углеродной ленты (КУЛ), являющейся основой для электродов суперконденсаторов. Также приведены результаты всесторонних экспериментальных электрохимических и электроэнергетических исследований как непосредственно КУЛ, так и электродов на основе КУЛ и моделей суперконденсаторов наборной и намоточной конструкций с использованием таких электродов. Структура КУЛ на основе активированного угля, электропроводящей добавки и полимерного связующего изучена сканирующей электронной микроскопией. Удельная площадь поверхности электродов и размер пор углеродного материала определены методом адсорбции N2. Исследованы электрохимические характеристики композитных электродов в зависимости от типа используемого токового коллектора. Установлено, что для неводного электролита 1 M TEABF4/PC минимальным полным внутренним сопротивлением 7,2 Ом/см2 и максимальной удельной емкостью 80 Ф/г обладают электроды на основе КУЛ, наклеенных на токовый коллектор с помощью электропроводящего адгезива. Электроды демонстрируют стабильность удельной емкости и внутреннего сопротивления после 1000 циклов гальваностатического заряда/разряда. На основе полученных композитных электродов изготовлены модели наборных и намоточных суперконденсаторов и исследованы их основные электроэнергетические характеристики.

1. Conway B.E. Electrochemical supercapacitors: scientific fundamentals and technological applications, Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 1999.

2. Деньщиков К. Оптимизация взаимодействия наноструктурированных углеродных материалов и электролитов на основе ионных жидкостей для повышения электроэнергетических характеристик суперконденсаторов / Международный форум по нано-технологиям, Тезисы докладов. Москва, 2008. Т. 2. С. 472-473. (Den'ŝikov K. Optimizaciâ vzaimodejstviâ nanostrukturirovannyh uglerodnyh materialov i èlektrolitov na osnove ionnyh židkostej dlâ povyšeniâ èlektroènergetičeskih harakteristik superkondensatorov / Meždunarodnyj forum po nanotehnologiâm, Tezisy dokladov. Moskva, 2008. T. 2. S. 472-473.)

3. Presser V., Zhang L., Niu J.J., McDonough J., Perez C., Fong H., Gogotsi Y. Flexible nano-felts of carbide-derived carbon with ultra-high power handling capability // Adv. Energy Mater. 2011. Vol. 1. P. 423-430.

4. Davoglio R.A., Biaggio S.R., Bocchi1 N., Rocha-Filho R.C. Flexible and high surface area composites of carbon fiber, polypyrrole, and poly(DMcT) for supercapacitor electrodes // Electrochimica Acta 93 (2013) P. 93-100.

5. Ioan Stamatin, Adina Morozan, Anca Dumitru, and Vulpe S. Highly Oriented carbon ribbons for advanced multifunctional material engineering // Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures. 2005. Vol. 13. P. 543-551.

6. Zhong M., Song Y., Li Y., Maa Ch., Zhai X., Shi J., Guo Q., Liu L. Effect of reduced graphene oxide on the properties of an activated carbon cloth/polyaniline flexible electrode for supercapacitor application // Journal of Power Sources. 2012. Vol. 217. P. 6-12.

7. Palmers J. Surface Modification Using Low-Pressure Plasma Technology Plasma treatment of material surfaces can impart a range of physical or mechanical properties or induce specific biological responses // Medical Device and Diagnostic Industry, 22, P. 96-103.