Конденсаторные структуры на основе гетероперехода полититанат калия – полимерный электролит

СГТУ им. Ю.А. Гагарина, Саратов

Квази-аморфные полититанаты калия (ПТК) представляют собой новый класс химических соединений, построенных на основе неупорядоченно-связанных титан-оксидных октаэдров, которые образуют слоистую структуру, с ионами калия в межслойном пространстве, общей формулой K₂O•nTiO₂•mH₂O [1]. Данные материалы, модифицированные различным образом, являются перспективными для применения в суперконденсаторах.

Настоящая работа посвящена поиску новых сочетаний электродных материалов и электролитов для применения в суперконденсаторах. Учитывая ряд замечательных свойств титанатов калия  их высокое значение, как ионной проводимости, так и эффективной диэлектрической проницаемости, в зависимости от модификации, была поставлена задача получения тонких пленок титанатов калия на поверхности титановых рабочих электродов (рис.1б) для применения в суперконденсаторах. В качестве электролита был применен полимерный композит приготовленный из  поливинилового спирта, фосфорновольфрамовой кислоты и нанокластеров серебра [2].

Циклирование макетных конденсаторов (рис.1а) показало  устойчивую работу в интервале напряжений от нуля до 3В. Признаков разложения электролита в указанном интервале напряжений не наблюдалось. Эффективная толщина макетного конденсатора ~100 мкм.  Емкость на единицу геометрической площади составила ~10^-4Ф.

Рис.1. Циклическая вольтамперограмма макетного конденсатора(а) и микрофотографии  рельефа пленки(б), образовавшейся на поверхности титановых пластин      

Удельная емкость была определена как 10^-2 Ф/см³.  Работа выполнена по гранту РНФ, Соглашение № 15-13-00089 (2015).

Литература

1. Sanchez-Monjaras T., Gorokhovsky A.V., Escalante-Garcia J.I.  J. Am. Ceram. Soc. 2008. vol. 91, № 9, p. 3058-3065.

2. Гоффман В.Г., Гороховский А.В. Слепцов В.В. и др. Патент RU 2529187 C1