Создание композитных углеродных материалов на основе органических волокон

Астахов М.В., Калашник А.Т., Лепкова Т.Л., Казенас Е.Е., Табаров Ф.С., Климонт А.А., ФГАОУ ВПО «НИТУ «МИСиС», Москва

В настоящее время актуальными являются энергосберегающие процессы, в которых активно используются суперконденсаторы. Эффективность работы суперконденсаторов определяется его емкостью и количеством циклов заряда-разряда. Целью данной работы является разработка компактного электродного материала на основе углеродных волокон для создания суперконденсаторов с высокими значениями электрохимических параметров.

Для изготовления композитного электродного материала в виде тонкой ленты использовался метод прокатки на вальцах. Лента была приготовлена на основе углеродного волокна и связующего материала, в качестве которого выбрана фторопластовая суспензия марки Ф4Д ТУ 6-05-1246-81. Электрохимические характеристики электродов на основе полученных композитов исследовались методами гальваностатического заряда-разряда на анализаторе ХИТ АСК 2.5.10.8 и циклической вольамперометрии на потенциостате IPC 2000. В качестве электролита использовали раствор соли тетрафторбората триэтилметиламмония (C₂H₅)₃CH₃NBF₄ (С=1,0 М) в ацитонитриле (AN).

По данным электрохимических испытаний, значение удельной емкости полученного композитного материала составило 120 Ф/г (18,9 Ф/см³) при плотности тока 1 мА/см². По мере увеличения плотности тока происходит уменьшение удельной емкости, которое характерно для всех конденсаторов с двойным электрическим слоем. На рисунке 1а. представлен ход изменения удельной емкости в зависимости от плотности тока. Также по кривым циклической?вольамперометрии можно предположить, что электрохимические процессы, происходящие в этой системе, являются чисто электростатическими, т. е. с отсутствием псевдоемкости (рис.1б).

Рис.1. (а) Удельные ёмкости по массе и объему (геометрический размер) как функция плотности тока.  (б) Кривые вольтамперометрии при разных скоростях развертки.