ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ ДИСПЕРГИРОВАННОГО ГРАФИТА В КАЧЕСТВЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ДОБАВКИ В ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ДВОЙНОСЛОЙНЫХ КОНДЕНСАТОРАХ
Аннотация
В работе проведены исследования емкостных свойств электродных материалов электрохимических двойнослойных суперконденсаторов, модифицированных введением различных добавок. Исследуемой добавкой являлись наночастицы многослойного графена, полученные электрохимическим диспергированием графита. Данный метод получения достаточно качественных наночастиц графена на настоящий момент рассматривается как дешевый и надежный, что обусловливается его простотой и безопасностью. Наночастицы графена с невысокой стоимостью могут быть использованы в качестве эффективной электродной добавки в различных типах устройств накопления и хранения электроэнергии. В качестве активного материала суперконденсатора использован активированный уголь Norit DLC 30 Super. Исследования проводились с применением 3,7 М H2SO4 в качестве рабочего электролита в двухэлектродной ячейке типа Swagelock. Методами потенциодинамической развертки и гальваностатического заряда-разряда изучено влияние добавки электрохимически диспергированного графена (ЭДГ) на электрохимическую эффективность и удельную емкость электродного материала. Установлено, что введение в электродную массу 1,0 масс.% ЭДГ приводит к увеличению удельной емкости с 116,4 до 126,4 Ф/г по сравнению с электродным материалом, приготовленным с добавкой 5 масс.% ацетиленовой сажи. Электродный материал, модифицированный добавкой ЭДГ, демонстрирует также и большую обратимость электродных процессов. Потенциодинамические исследования в области скоростей развертки потенциала 10 – 200 мВ/с показали хорошую стабильность работы электродов при всех скоростях заряда-разряда. Наибольшее увеличение емкостных характеристик модифицированных электродов наблюдается в области низких скоростей заряда-разряда, что говорит об увеличении способности электродной поверхности к адсорбции и десорбции ионов электролита. Однако электродный материал с добавкой сажи демонстрирует несколько большую стабильность емкостных свойств в области высоких скоростей заряда-разряда.
Для цитирования:
Братков И.В., Донцов М.Г., Ершова Т.В. Исследование электрохимически диспергированного графита в качестве электропроводящей добавки в электрохимических двойнослойных конденсаторах. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 9. С. 83-88. DOI: 10.6060/ivkkt.20236609.6870.
Литература
Voropai A.N., Surovikin Yu.V., Lavrenov A.V., Rezanov I.V., Ilyina M.N. // ISJAEE. 2020. N 01-06. P. 84-92 (in Russian). DOI: 10.15518/isjaee.2020.01-06.84-92.
Tang Y., Liu Y., Yu Sh., Gao F., Zhao Y. // Elektrokhimiya. 2015. V. 51. N 1. P. 89–98 (in Russian). DOI: 10.7868/S0424857014100120.
Horn M., MacLeod J., Liu M. // Econom. Anal. Policy. 2019. V. 61. P. 93–103. DOI: 10.1016/j.eap.2018.08.003.
Yonggang Wang, Yanfang Song, Yongyao Xia. // Chem. Soc. Rev. 2016. V. 45. P. 5925-5950. DOI: 10.1039/c5cs00580a.
Atamanyuk I.N., Vervikishko D.E. // ISJAEE. 2013. N 11 (133). P. 92-98.
Vervikishko D.E., Yanilkin I.V., Dobele G.V., Volperts A., Atamanyuk I.N., Sametov A.A., Shkolnikov E.I. // Teplofiz.Vysokikh Temperatur. 2015. V. 53. N 5. P. 799–806 (in Russian). DOI: 10.7868/S0040364415050270.
Zhe Weng, Yang Su, Da-Wei Wang, Feng Li, Jinhong Du, Hui-Ming Cheng. // Adv. Energy Mater. 2011. V. 1. N 5. P. 917–922. DOI: 10.1002/aenm.201100312.
Ervin M.H. // Electrochim. Acta. 2014. V. 147. P. 610–616. DOI: 10.1016/j.electacta.2014.10.006.
Ke Q, Wang J. // J. Materiomics. 2016. V. 2. N 1. P. 37-54. DOI: 10.1016/j.jmat.2016.01.001.
Randhir Singh C.C. // Int. J. Electrochem. Sci. 2016. V. 11. P. 6336 – 6346. DOI: 10.20964/2016.07.18.
Yi-Zhou Zhang. // Chem. Soc. Rev. 2015. V. 44. P. 5181—5199. DOI: 10.1039/c5cs00174a.
Dongxu He. // J. Electrochem. Soc. 2018. V. 165. N 14. A3481. DOI: 10.1149/2.1041814jes.
Fekri Aval L., Ghoranneviss M., Behzadi G. // Heliyon. 2018. V. 4. N 11. e00862. DOI: 10.1016/j.heliyon.2018.e00862.
Lu Zan, Raad Raad, Safaei Farzad, Xi Jiangtao, Liu Zhoufeng, Foroughi Javad. // Front. Mater. 2019. V. 6. 138. DOI: 10.3389/fmats.2019.00138.
Elzbieta Frackowiak. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2007. V. 9. P. 1774-85. DOI: 10.1039/b618139m.
Parvez K. // ACS Nano. 2013. V. 7. P. 3598-3606. DOI: 10.1021/nn400576v.
Amin Taheri Najafabadi, Előd Gyenge. // Carbon. V. 71. P. 58-69. DOI: 10.1016/j.carbon.2014.01.012.
Liu J. // NanoEnergy. 2013. V. 2. P. 377-386. DOI: 10.1016/nn201211003.
Yakovleva E.V., Yakovlev A.V., Mostovoy A.S., Tseluikin V.N., Frolov I.N. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 3. P. 59-65 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216403.6324.
Bratkov I.V., Yudina T.F., Melnikov A.G., Bratkov A.V. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 11. P. 96-102. (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20186111.5884.
Bratkov I.V., Yudina T.F., Melnikov A.G., Bratkov A.V. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 8. P. 90-95. (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206308.6221.
Stoller D.M. // Energy Environ. Sci. 2010. V. 3. P. 1294 - 1301. DOI: 10.1039/C0EE00074D.
