Статьи автора

Характеристики силового суперконденсатора с электродами из композитной углеродной нанобумаги на основе углеродных нанотрубок и резорцин-формальдегидного ксерогеля

Номер выпуска 7 от 17.09.2025

Нанокомпозит резорцин-формальдегидного ксерогеля и углеродных нанотрубок после карбонизации получен в виде композитной углеродной нанобумаги (КУНБ) толщиной 100–300 мкм, плотностью от 0.1 г/см³ до 0.5 г/см³ и электронной проводимостью более 10 См/см. Микропористую структуру нанобумаги формирует карбонизованнный резорцин-формальдегидный ксерогель (RF-ксерогель), а мезопористую структуру образует каркас нанотрубок. Ранее были измерены характеристики электродов из нанобумаги в водном электролите 1 M H₂SO₄, где была достигнута максимальная емкость 155 Ф/г (56 Ф/см³). Для работы с органическим электролитом разработана методика активации КУНБ гидроокисью калия. В настоящей работе измерены характеристики электродов из активированной нанобумаги (а-КУНБ) в органическом электролите – 1 М растворе в ацетонитриле тетрафторбората диметилпирролидиния (DMPBF₄). Достигнута емкость в этом электролите – 70 Ф/г (27 Ф/см³). По измерениям на лабораторной сборке симметричного суперконденсатора (СК) с электродами из КУНБ рассчитаны характеристики при работе СК в режиме импульсных переключений с эффективностью EF = 95%. В водном электролите 1 M H₂SO₄ (U₀ = 1.0 В) удельная энергия составила E_0.95,SC = 0.9 Вт ч/л и удельная мощность P_0.95,SC = 2.1 кВт/л. В органическом электролите 1 М DMPBF₄/ацетонитрил (U₀ = 2.7 В) расчетные характеристики конденсатора составили: удельная энергия E_0.95,SC = 3.8 Вт ч/л и удельная мощность P_0.95,SC = 2.0 кВт/л. Проведено сравнение удельных характеристик силовых СК с электродами из активированной КУНБ и с наилучшими по своим показателям электродами из других углеродных материалов. При массовом производстве электроды из нанокомпозита, по оценке, будут дешевле активированных углеродных микроволокон и существенно дешевле электродов из графена.

1 0