RU2735854C1 - Модельный гибридный суперконденсатор с псевдоемкостными электродами - Google Patents
Модельный гибридный суперконденсатор с псевдоемкостными электродами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2735854C1 RU2735854C1 RU2020116751A RU2020116751A RU2735854C1 RU 2735854 C1 RU2735854 C1 RU 2735854C1 RU 2020116751 A RU2020116751 A RU 2020116751A RU 2020116751 A RU2020116751 A RU 2020116751A RU 2735854 C1 RU2735854 C1 RU 2735854C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- electrode
- supercapacitor
- pseudo
- layer
- Prior art date
Links
- 229910021503 Cobalt(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Co+2] ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 20
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 10
- -1 iron oxide compound Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 42
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 30
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 25
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical group [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 14
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 11
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 11
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 10
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 8
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 4
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 3
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- 238000002454 metastable transfer emission spectrometry Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N triethoxy(methyl)silane Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)OCC CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001869 cobalt compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000011263 electroactive material Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 159000000014 iron salts Chemical class 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 230000002468 redox effect Effects 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/02—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof using combined reduction-oxidation reactions, e.g. redox arrangement or solion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/46—Metal oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/66—Current collectors
- H01G11/68—Current collectors characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, в частности к производству электрохимических конденсаторов с псевдоемкостным механизмом накопления заряда. Модельный гибридный суперконденсатор с псевдоемкостными электродами, включающий положительный и отрицательный электроды, характеризуется тем, что электроды снабжены токовыми коллекторами в виде нержавеющей стальной сетки с нанесенным на поверхность положительного электрода слоя гидроксида кобальта и нанесенным на поверхность отрицательного электрода оксидного соединения железа, при этом электроды погружены в электролит. Токовые коллекторы положительного и отрицательного электродов могут быть снабжены подслоем оксида кремния, поверх которого нанесен слой гидроксида кобальта. Токовые коллекторы отрицательного электрода могут быть снабжены подслоем оксида кремния, поверх которого нанесен слой оксидного соединения железа. Суперконденсатор такой конструкции может быть использован для эксплуатации в цепях постоянного тока в режиме зарядка-разрядка в качестве источника питания для разового использования при номинальном напряжении 1.4 В и небольшом количестве циклов порядка 10-200. Повышение максимума энергии за счет максимизации окна рабочего напряжения является техническим результатом изобретения. 2 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к производству электрохимических конденсаторов с псевдоемкостным механизмом накопления заряда.
Энергию электрод суперконденсатора может накапливать или в двойном электрическом слое, или посредством обратимых Фарадеевских реакций, протекающих в активном материале электрода.
Емкость, которую имеет двойной электрический слой, значительно больше, чем емкость электростатических конденсаторов с диэлектриком между электродами, и составляет величину около 25 мкФ/см2. Поэтому конденсаторы, накапливающие энергию в двойном электрическом слое, называются суперконденсаторам. В качестве электродов суперконденсаторов обычно используется пористый углеродный материал с большой удельной поверхностью. Суперконденсаторы широко используются в областях, где требуются высокие выходные энергетические характеристики.
Увеличение на два порядка, по сравнению с двуслойными конденсаторами, удельной емкости энергонакопительного устройства можно получить, используя принцип обратимых Фарадеевских реакций. Однако в отличие от аккумуляторов, также использующих в процессе своего функционирования окислительно-восстановительные реакции, накопление-возврат заряда электродом в суперконденсаторе сопровождается значительным изменением его потенциала. Поэтому такие реакции называются псевдоемкостными, а такие суперконденсаторы, соответственно, псевдоконденсаторами.
В качестве активного слоя электродов, обладающих псевдоемкостным эффектом, широко используются оксиды и гидроксиды переходных металлов, в том числе и кобальта. Оксид или гидроксид кобальта среди оксидов, гидроксидов других переходных металлов имеют ряд преимуществ, таких как относительно высокая удельная емкость, экологическая безопасность, богатые природные ресурсы и, следовательно, приемлемо низкая стоимость.
Псевдоемкостной отклик гидроксида кобальта как относительно недорогого по сравнению с оксидом рутения материала был исследован еще в работе [1].
Оксид кобальта Co3O4 демонстрирует ярко-выраженную обратимость окислительно-восстановительных свойств, большую площадь поверхности, высокую проводимость, долговременную устойчивость и хорошую коррозионную стабильность.
Псевдоемкоеть Co3O4 основывается на следующей окислительно-восстановительной реакции [2]:
Материалы на основе гидроксида кобальта Со(ОН)2 привлекательны благодаря своей слоистой структуре и большому межслоевому расстоянию, что обещает большую площадь поверхности и высокую скорость внедрения / удаления ионов. Возможны две последовательные реакции, лежащие в основе механизма накопления заряда [2]:
Одним из известных методов получения гидроксида кобальта является жидкофазный химический синтез в обычных условиях. В соответствии с методикой, описанной в патенте [3], гидроксид кобальта получают из солей кобальта осаждением раствором гидроксида натрия при контроле рН (5-7) и последующем добавлении антиоксиданта. Продуктом реакции являются сферические частицы гидроксида кобальта.
Известен также гидротермальный способ получения гидроксида кобальта в качестве электродного материала для суперконденсаторов, также основанный на взаимодействии солей кобальта с основаниями. В соответствии с патентом [4], продуктом реакции в присутствии поверхностно-активных веществ являются нановолокона гидроксида кобальта.
В патенте [5] описан электрохимический способ получения электрода суперконденсатора, состоящего из металлической титановой сетчатой подложки с поверхностной пленкой из оксида титана, модифицированной нанометровыми слоями гидроксида кобальта или гидроксида никеля. Электрохимическое осаждение гидроксидов проводят в потенциостатическом режиме при катодной поляризации рабочего электрода.
В статье [6] описан потенциодинамический способ электроосаждения гидроксида кобальта на подложки из нержавеющей стали и изготовления из полученных электродов экспериментальной симметричной псевдоемкостной ячейки, путем погружения их в водный раствор 1М KOH.
В патенте [7] описан пиролитический метод синтеза Co3O4, и предложено устройство - гибридный суперконденсатор - с двумя псевдоемкостными электродами на основе оксида кобальта Co3O4, полученного этим методом, и оксида железа Fe2O3. В соответствии с технологическим маршрутом изготовления электродов, изложенным в патенте, первоначально, проводящая углеродная ткань, используемая в качестве основы электродов обоих типов, подвергается химической и термической обработке, в результате чего на ее поверхности образуется трехмерно-пространственная сеть равномерно-распределенных и перекрестно-сшитых углеродных нанотрубок. Далее углеродная основа погружается в спиртовые растворы солей соответствующих металлов, затем изымается и прокаливается в трубчатой печи в инертной атмосфере при температуре 400-600°С. После сборки суперконденсатора, состоящего из положительного электрода (Co3O4/многостенная углеродная нанотрубка/углеродная ткань), отрицательного электрода (Fe2O3/многостенная углеродная нанотрубка/углеродная ткань), мембраны и электролита (3М KOH), устройство было протестировано, в результате чего получены следующие результаты: при разряде устройства плотностью тока 5, 10, 15, 30, 50, и 100 мА удельная емкость составляет 0.367, 0.338, 0.311, 0.296, 0.259 и 0.211 Ф/см2 соответственно.
Данный гибридный суперконденсатор является наиболее близким по составу электроактивных материалов электрода к заявляемому нами суперконденсатору, поэтому он принят в качестве прототипа.
Недостатком данного технического решения является то, что в нем не учтен вклад величины окна рабочего напряжения на выводах суперконденсатора в итоговое значение плотности энергии, вырабатываемой устройством и, как следствие, не предусмотрена возможность оптимизации энергетических характеристик устройства за счет расширения диапазона напряжения.
В соответствии с формулой (4)
где Е - плотность энергии,
С - удельная емкость,
U - окно рабочего напряжения;
увеличение энергии суперконденсатора возможно только путем подбора оптимальных соотношений удельной емкости и диапазона напряжения, так как плотность энергии в значительно большей степени зависит от окна напряжения, чем от величины удельной емкости.
Наше техническое решение направлено на повышение максимума энергии создаваемого энергонакопительного устройства за счет расширения окна рабочего напряжения, что достигается благодаря научно-обоснованному «комплементарному» подбору электродов различных по природе кислородсодержащих соединений металлов с близкими по значению потенциалами разомкнутой цепи, а также путем рационального подбора емкостей электродов пропорционально массе их электроактивного слоя.
В симметричных устройствах потенциалы разомкнутой цепи электродов с одинаковыми по природе активными материалами и подложками в разряженном состоянии равны, напряжение на выводах суперконденсатора априори равно нулю. Однако, если потенциал разомкнутой цепи находится на краю их рабочего окна, то работа такого устройства становится невозможной, поскольку в процессе заряда-разряда суперконденсатора потенциалы электродов будут отклоняться в противоположных направлениях и выходить за пределы рабочего окна. Это ставит под сомнение реализуемость конструкции симметричного суперконденсатора, например, предложенной в [6].
В асимметричных (гибридных) устройствах, в том числе в прототипе, следствием неидентичности химического состава электродов может быть наличие непредсказуемого напряжения на выводах разряженного гибридного суперконденсатора и непрерывное протекание тока через постоянно подключенную нагрузку, а значит непрерывная деградация суперконденсатора за счет необратимых электрохимических процессов. Это обстоятельство лимитирует схемотехнические решения с применением подобных устройств.
Задачей изобретения является повышение максимума энергии создаваемого модельного гибридного суперконденсатора с псевдоемкостными электродами за счет максимизации окна рабочего напряжения.
Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения указанной заявителем технической проблемы, и получения обеспечиваемого изобретением технического результата.
Согласно изобретению модельный гибридный суперконденсатор с псевдоемкостными электродами, включающий положительный и отрицательный электроды, характеризуется тем, что электроды снабжены токовыми коллекторами в виде нержавеющей стальной сетки с нанесенным на поверхность положительного электрода слоя гидроксида кобальта и нанесенным на поверхность отрицательного электрода оксидного соединения железа, при этом электроды погружены в электролит.
Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных факультативных признаков, а именно:
- токовые коллекторы положительного и отрицательного электродов могут быть снабжены подслоем оксида кремния поверх которого нанесен слой гидроксида кобальта.
- токовые коллекторы отрицательного электрода могут быть снабжены подслоем оксида кремния поверх которого нанесен слой оксидного соединения железа.
Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в том, что заявленное устройство представляет собой гибридный (асимметричный) суперконденсатор (псевдоконденсатор), в котором в качестве активных материалов используются различные по природе кислородсодержащие соединения металлов. Выбор материалов псевдоемкостных электродов был сделан с учетом их относительно высокой удельной емкости, хорошего электрохимического отклика и широкого окна рабочих потенциалов. Для проявления псевдоемкостных свойств кислородсодержащих соединений кобальта необходимо наличие гидроксильных ионов в соответствии с уравнениями (2) и (3).
Поэтому в качестве электролита в устройстве использован водный раствор щелочи, который является благоприятной рН-средой и для проявления псевдоемкостных свойств оксидного соединения железа.
Целесообразность конструирования асимметричного суперконденсатора вызвана невозможностью осуществления накопления заряда в симметричном энергонакопительном устройстве с участием электродов одного типа, т.е. на основе только кобальтогидроксидного материала или железооксидного. Это связано с тем, что электрохимический потенциал разомкнутой цепи для обоих разряженных электродов по отдельности в 2М растворе NaOH лежит в пределах от -40 до -60 мВ, что находится на краю рабочего диапазона напряжений каждого из них. Поскольку в процессе заряда потенциалы электродов отклоняются в противоположных направлениях, то напряжение на одном из электродов в случае симметричного устройства будет выходить из области потенциалов, в которой данный материал является электроактивным.
Выход может быть найден в использовании в качестве второго электрода материала с рабочей характеристикой, комплементарной к рабочей характеристике первого электрода. То есть окно рабочих напряжений второго электрода должно лежать с противоположной стороны от его потенциала разомкнутой цепи по сравнению с расположением окна рабочих потенциалов первого электрода относительно его потенциала разомкнутой цепи. Такое расположение характеристик можно назвать транс-расположением. И потенциалы разомкнутой цепи обоих электродов должны как можно точнее совпадать друг с другом. Выполнение этих условий обеспечит перекрытие всего окна электрохимической устойчивости воды, то есть обеспечит максимум рабочего напряжения и, следовательно, максимум энергии создаваемого энергонакопительного устройства. С другой стороны, равенство потенциалов разомкнутой цепи обоих электродов также обеспечит отсутствие напряжения на выводах суперконденсатора в незаряженном состоянии, постоянного протекания тока через подключенные внешние цепи и, как результат, саморазрушение электродов.
Оксидные соединения железа как активный материал электрода на подложке из нержавеющей стали отвечают требованиям «комплементарности» к электроду на основе гидроксида кобальта на подложке из нержавеющей стали в 2М водном растворе NaOH. Помимо этого, железооксидный электрод имеет значительную удельную емкость в области отрицательных напряжений (все напряжения измерялись относительно серебряного электрода сравнения).
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 представлено схематическое изображение вольтамперных характеристик двух комплементарно подобранных электродов суперконденсатора, на фиг. 2 - циклическая вольтамперограмма сетки из нержавеющей стали, зарегистрированная в 2М NaOH относительно серебряного электрода сравнения, скорость развертки 10 мВ/с, на фиг. 3 - циклическая вольтамперограмма для электрода «Со(ОН)2-SiO2-стальная сетка», зарегистрированная в 2 М водном растворе NaOH в диапазоне потенциалов от -200 до +600 мВ, относительно серебряного электрода сравнения, скорость развертки 10 мВ/с, на фиг. 4 - циклическая вольтамперограмма для электрода «FexOy-SiO2-стальная сетка», зарегистрированная в 2 М водном растворе NaOH в диапазоне потенциалов от 0 до -1100 мВ, относительно серебряного электрода сравнения, скорость развертки 10 мВ/с, на фиг. 5 - процесс гальваностатического заряда-разряда гибридного суперконденсатора током 5 мА, напряжения на электродах относительно серебряного электрода сравнения, на фиг. 6 - процесс потенциодинамического заряда-разряда гибридного суперконденсатора линейно изменяющимся напряжением со скоростью 10 мВ/с, напряжения на электродах относительно серебряного электрода сравнения, на фиг. 7 - циклическая вольтамперограмма модельного гибридного суперконденсатора, двухэлектродное подключение, скорость развертки 10 мВ/с, на фиг. 8 - зависимость рассчитанных дифференциальных емкостей каждого из электродов при потенциодинамическом заряде-разряде гибридного суперконденсатора от их потенциала относительно серебряного электрода сравнения, скорость развертки 10 мВ/с.
Заявленный гибридный суперконденсатор с псевдоемкостными электродами работает следующим образом.
В качестве токового коллектора используется тканая сетка из нержавеющей стали с параметрами ячейки 0.04×0.04 мм и диаметром стального прута 0.03 мм (12х18Н10Т, Ni 9-11%, Cr 17-19%). Выбор материала для токового коллектора обусловлен его дешевизной, технологичностью, эффективным сцеплением с наносимыми электроактивными покрытиями, широким окном напряжений и хорошей поляризуемостью (фиг. 2).
Токовый коллектор может быть модифицирован слоем оксида кремния, который играет положительную роль в формировании структуры электроактивного вещества, что способствует увеличению псевдоемкости и стабилизации воспроизведения характеристик при перезарядке. В связи с вышесказанным, для модели устройства были отобраны электроды с оксидными (гидроксидными) соединениями кобальта и железа, осажденными на стальную сетку поверх пленки оксида кремния (пример 2).
Предварительная модификация стальной сетки оксидом кремния осуществлялась по методике, разработанной на основе рецептуры приготовления золя, описанной в [8]: в статье рецептура применена для электрохимического способа нанесения пленок оксида кремния различной толщины (до нескольких мкм), в нашей методике - применен метод окунания (молекулярное наслаивание) для получения более тонких (до 1 мкм) пленок. В основе модификации стальной сетки слоем оксида кремния лежит золь-гель синтез. Отличительной особенностью этой рецептуры является избыток спирта, а также низкая концентрация прекурсоров (тетраэтоксисилан - ТЭОС, метилтриэтоксисилан - МТЭС), позволяющие получать достаточно тонкие пленки. Золь состава: ТЭОС, МТЭС, С2Н5ОН, 0.1 М HCl, H2O в относительной концентрации 14, 4, 58, 1 и 23 масс. %, соответственно, подвергали предварительному гидролизу при постоянном перемешивании в течение 16-18 часов. Далее в золь погружали фрагменты стальной сетки на время 300 сек, затем вынимали и сушили при комнатной температуре до полного высыхания, промывали дистиллированной водой и снова сушили при температуре 70-80°С до постоянной массы.
Изготовление электрода Со(ОН)2/SiO2/стальная сетка или Со(ОН)2/стальная сетка проводили следующим образом: на фрагмент стальной сетки или фрагмент стальной сетки, модифицированный подслоем оксида кремния, электрохимическим способом наносили слой гидроксида кобальта. В качестве вспомогательного электрода использовали платиновую пластину, з качестве электрода сравнения - серебряную проволоку. Потенциал рабочего электрода (стальная сетка) составил -1200 мВ. Осаждение осуществляли в течение 5-15 минут из нейтрального раствора, содержащего 0.05 М CoSO4 and 1 М KNO3. Площадь покрытия составила ~7.5 см2. После электролиза образцы ополаскивали дистиллированной водой и сушили при 100°С в течении 2 ч.
В основу синтеза положены две методики, описанные в статьях [9] и [10]. Главное отличие предлагаемой методики изготовления суперконденсатора заключается в том, что в качестве прекурсора гидроксида кобальта использован сульфат кобальта, а не ацетат и хлорид, соответственно.
Сравнительные характеристики упомянутых методик приведены в таблице 1.
Изготовление электрода «FexOy/SiO2/стальная сетка» или «FexOy/стальная сетка» проводили с использованием методики синтеза Fe2O3, описанной в [11], которая позволяет получать оксид железа электролизом солей железа при обычных условиях, не прибегая к нагреванию и деаэрации реакционной среды. В соответствии с этой методикой осаждение оксида железа на рабочий электрод проводили из раствора хлорида железа (III) с концентрацией 0.1 М (рН=2.0) при гальваностатическом контроле с плотностью тока ~100 мА/см2 (катодная поляризация). Значение рН раствора, равное 2, достигали добавлением к исходному раствору хлорида железа (III) с рН=1.7 раствора гидроксида натрия с концентрацией 2М. Концентрация гидроксида натрия в растворе хлорида железа составила порядка 0.03 М.
Сборка модели гибридного суперконденсатора: два электрода погружаются в раствор гидроксида натрия. Модель суперконденсатора по сути представляет собой двухэлектродную электрохимическую ячейку, в которой положительным электродом является электрод с гидроксидом кобальта, а отрицательным - электрод с оксидным соединением железа. Пространство между электродами заполнено электролитом, содержащим 2 М NaOH. С целью максимизации рабочего напряжения гибридного суперконденсатора емкости электродов подбираются путем соотношения их масс или площадей так, чтобы анодный и катодный заряды одного электрода были равны соответственно катодному и анодному зарядам второго электрода в пределах их окон рабочих напряжений.
Испытание модельного устройства осуществляли как в гальваностатическом режиме при заряде-разряде током 5 мА, так и в потенциодинамичесом режиме с линейной разверткой напряжения на выводах суперконденсатора в диапазоне от 0 до +1400 мВ со скоростью 10 мВ/с. Кривые изменения напряжения на электродах относительно серебряного электрода сравнения при заряде-разряде током 5 мА, а также кривая изменения напряжения на выводах суперконденсатора показаны на фиг. 5. Напряжение на выводах суперконденсатора равно разности потенциалов положительного электрода относительно электрода сравнения и отрицательного электрода относительно электрода сравнения и составляет 1.4 В.
Кривые изменения напряжения на электродах относительно серебряного электрода сравнения при заряде-разряде суперконденсатора линейно изменяющимся напряжением и кривая изменения напряжения на выводах суперконденсатора показаны на фиг. 6. Следует отметить, что при линейном изменении напряжения между выводами суперконденсатора, напряжение каждого из электродов относительно электрода сравнения, погруженного в электролит, изменяется нелинейно.
Дифференциальная емкость пропорциональна току и обратно пропорциональна скорости изменения напряжения:
где cd(u) - дифференциальная емкость (функция от напряжения),
q(u), q(t) - заряд электрода (функция от напряжения или времени),
i(t) - ток электрода (функция от времени),
u(t) - напряжение на электроде (функция от времени),
t - время.
Исходя из соотношения (5) и данных фиг. 6 и фиг. 7 вычислены дифференциальные емкости каждого из электродов и отображены на фиг. 8 в совместном представлении в зависимости от потенциала каждого из электродов относительно серебряного электрода сравнения в процессе заряда-разряда. При сопоставлении фиг. 7 и фиг. 8 наглядно видно, что дифференциально-емкостные свойства суперконденсатора определяются характеристикой электрода с меньшей емкостью, в данном случае отрицательного электрода.
При этом равенство анодного заряда одного электрода катодному заряду другого электрода или, следовательно, равенство интеграла анодной дифференциальной емкости одного электрода в окне его рабочих напряжений интегралу катодной дифференциальной емкости другого электрода в окне его рабочих напряжений позволяет максимизировать рабочее напряжение суперконденсатора:
где Q - анодный или катодный заряд электрода в окне рабочих напряжений,
U2 - U1 - окно рабочих напряжений электрода.
Средняя емкость электрода вычисляется по формуле:
где CAVG - средняя емкость электрода.
Приравняв анодный и катодный заряд положительного электрода, соответственно, катодному и анодному заряду отрицательного электрода в окнах их рабочих напряжений, можно получить соотношение:
где CAVG + - средняя анодная или катодная емкость положительного электрода,
CAVG - - средняя, соответственно, катодная или анодная емкость отрицательного электрода,
Из уравнения (8) следует, что для соответствия рабочего напряжения суперконденсатора суммарному окну рабочего напряжения каждого из электродов, соотношение средних емкостей электродов должно быть обратно пропорционально соотношению их окон рабочих напряжений. Таким образом, если диапазон рабочего напряжения одного из электродов превышает диапазон другого электрода, то емкость первого должна быть подобрана меньшей, что достигается уменьшением массы электроактивного слоя электрода.
Сравнительная характеристика изготовленных электродов по отдельности (трехэлектродная система с платиновой пластиной в качестве вспомогательного электрода и серебряной проволокой в качестве электрода сравнения) и вместе (двухэлектродная система) представлена в таблице.
Преимуществами описанного устройства является использование водного электролита, а не органических растворителей, содержащих потенциальную угрозу для окружающей среды, а также достаточно широкое окно напряжения, полностью охватывающее диапазон потенциалов электрохимической устойчивости воды. Также среди достоинств необходимо отметить дешевизну исходных материалов (стальная сетка, оксиды металлов (в особенности железа) и относительную простоту условий синтеза (золь-гель синтез подслоя оксида кремния, электролиз растворов солей). Получение электродных материалов не требует высоких энергозатрат (без использования высоких температур, давления), и сложной аппаратуры.
Суперконденсатор такой конструкции может быть использован для эксплуатации в цепях постоянного тока в режиме зарядка-разрядка в качестве источника питания для разового использования при номинальном напряжении 1.4 В и небольшом количестве циклов порядка 10-200.
Пример 1. Из стальной сетки марки 12х18Н10Т вырезать два фрагмента 1.2 см × 4.0 см. Промыть их мыльным раствором и высушить. Для изготовления электрода 1 подготовить раствор на основе дистиллированной воды, содержащий 0.05 М CoSO4 (хч) и 1 М KNO3 (ХЧ), противоэлектрод (платиновую пластину) и электрод сравнения (серебряная проволока). В раствор погрузить все три электрода. Подключить электроды к выводам потенциостата. Программатором потенциостата задать постоянный потенциал рабочего электрода (стальная сетка), равный -1200 мВ. Поляризацию электрода выдерживать в течение 10 минут. После окончания синтеза фрагмент стальной сетки с осажденным продуктом перенести на воздух, сушить 5-10 минут, ополоснуть чистой дистиллированной водой, перенести в сушильный шкаф и выдержать при 100°С в течение 2 ч. Для изготовления электрода 2 подготовить раствор на основе дистиллированной воды, содержащий хлорид железа (III) с концентрацией 0.1 М, противоэлектрод (платиновую пластину) и электрод сравнения (серебряная проволока). С помощью рН-метра и 2М раствора NaOH довести значение рН раствора до 2. В раствор погрузить все три электрода. Подключить электроды к выводам потенциостата. Программатором потенциостата задать гальваностатический режим, обеспечивающий протекание постоянного тока 1000 мА (катодная поляризация). Поляризацию электрода выдерживать в течение 5 минут. После окончания синтеза стальную сетку с осажденным продуктом перенести на воздух, сушить 5-10 минут, ополоснуть чистой дистиллированной водой, перенести в сушильный шкаф и выдержать при 100°С в течении 2 ч. Электроды 1 и 2 погрузить в 2 М раствор гидроксида натрия. Подключить к выводам потенциостата. Зарядить постоянным током 5 мА в течение 50 с. При этом следует обеспечить направление тока в электролите от кобальтогидроксидного электрода к железо-оксидному. Напряжение на выводах суперконденсатора составляет 1.4 В.
Пример 2. Из стальной сетки марки 12х18Н10Т вырезать два фрагмента 1.5 см × 4.0 см. Промыть их мыльным раствором, высушить и протереть этиловым спиртом. Подготовить золь состава: ТЭОС, МТЭС, С2Н5ОН, 0.1 М HCl, H2O в относительной концентрации 14, 4, 58, 1 и 23 масс. %, соответственно. Золь подвергнуть предварительному гидролизу при постоянном перемешивании в течение 16-18 часов. Далее в золь погрузить фрагменты стальной сетки на время 300 сек, затем вынуть и сушить при комнатной температуре до полного высыхания, промыть дистиллированной водой и снова сушить при температуре 70-80°С до постоянной массы. Для изготовления электрода 1 подготовить раствор на основе дистиллированной воды, содержащий 0.05 М CoSO4 (хч) и 1 М KNO3 (ХЧ), противоэлектрод (платиновую пластину) и электрод сравнения (серебряная проволока). В раствор погрузить все три электрода. Подключить электроды к выводам потенциостата. Программатором потенциостата задать постоянный потенциал рабочего электрода (стальная сетка), равный -1200 мВ. Поляризацию электрода выдерживать в течение 5 минут. После окончания синтеза стальную сетку с осажденным продуктом перенести на воздух, сушить 5-10 минут, ополоснуть чистой дистиллированной водой, перенести в сушильный шкаф и выдержать при 100°С в течении 2 ч. Для изготовления электрода 2 подготовить раствор на основе дистиллированной воды, содержащий хлорид железа (III) с концентрацией 0.1 М, противоэлектрод (платиновую пластину) и электрод сравнения (серебряная проволока). С помощью рН-метра и 2М раствора NaOH довести значение рН раствора до 2. В раствор погрузить все три электрода. Подключить электроды к выводам потенциостата. Программатором потенциостата задать гальваностатический режим, обеспечивающий протекание постоянного тока 1000 мА (катодная поляризация). Поляризацию электрода выдерживать в течение 10 минут. После окончания синтеза стальную сетку с осажденным продуктом перенести на воздух, сушить 5-10 минут, ополоснуть чистой дистиллированной водой, перенести в сушильный шкаф и выдержать при 100°С в течении 2 ч. Электроды 1 и 2 погрузить в 2 М раствор гидроксида натрия. Подключить к выводам потенциостата. Зарядить постоянным током 5 мА в течение 50 с. При этом следует обеспечить направление тока в электролите от кобальтогидроксидного электрода к железооксидному. Напряжение на выводах суперконденсатора составляет 1.4 В.
Литература
1. Conway, В.Е., Birss, V., Wojtowicz, J.: The role and utilization of pseudo-capacitance for energy storage by supercapacitor, J. of Power Sources, 66, 1-14, (1997).
2. Wang, G., Zhang, L., Zhang, J.: A review of electrode materials for electrochemical supercapacitors, Chem. Soc. Rev., 41, 797-828, (2012).
3. Patent CN 101696039 (A) - 2010-04-21.
4. Patent CN 103 508495 (A) - 2014-01-15.
5. Patent CN 106449141 (A) - 2017-02-22.
6. Jagadale, A.D., Kumbhar, V.S., Dhawale, D.S., Lokhande, C.D.: Perfomance evalution of symmetric supercapacitor based on cobalt hydroxide [Co(OH)2] thin film electrodes, Electrochimica Acta, 98, 32-38, (2013).
7. Patent CN 103903873 (A) - 2014-07-02.
8. Giordano, G., Durante, C., Gennaro, A., Gugliemi, M.: Multilayer Deposition of silica Sol-Gel films by electrochemical assisted techniques, J. Phys. Chem., 120, 28820-28824, (2016).
9. Kepsaite, I., Baltrusaitis, J., Valatka, E.: Electrochemical deposition of porous cobalt oxide film on AISI 304 type steel, Mater Sci (Medziagotyra), 17, 236-243, (2011).
10. Kandalkar, S.G., Lee, H-M, Chae H., Kim C-K: Structural, morphological, and electrical characteristics of the electrodeposited cobalt oxide electrode for supercapacitor applications. Mater Res Bull, 46, 48-51, (2011).
11. Park, H., Ayala, P., Deshusses, M.A., Mulchandani, A., Choi, H., Myung, N.V.: Electrodeposition of magnetite (γ-Fe2O3) nanoparticles, Chemical Engineering J., 139, 208-212, (2008).
Claims (3)
1. Модельный гибридный суперконденсатор с псевдоемкостными электродами, включающий положительный и отрицательный электроды, отличающийся тем, что электроды снабжены токовыми коллекторами в виде нержавеющей стальной сетки с нанесенным на поверхность положительного электрода слоя гидроксида кобальта и нанесенным на поверхность отрицательного электрода оксидного соединения железа, при этом электроды погружены в электролит.
2. Суперконденсатор по п. 1, отличающийся тем, что токовые коллекторы положительного и отрицательного электродов снабжены подслоем оксида кремния, поверх которого нанесен слой гидроксида кобальта.
3. Суперконденсатор по п. 1, отличающийся тем, что токовые коллекторы отрицательного электрода снабжены подслоем оксида кремния, поверх которого нанесен слой оксидного соединения железа.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020116751A RU2735854C9 (ru) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | Модельный гибридный суперконденсатор с псевдоемкостными электродами |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020116751A RU2735854C9 (ru) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | Модельный гибридный суперконденсатор с псевдоемкостными электродами |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2735854C1 true RU2735854C1 (ru) | 2020-11-09 |
| RU2735854C9 RU2735854C9 (ru) | 2021-04-01 |
Family
ID=73398343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020116751A RU2735854C9 (ru) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | Модельный гибридный суперконденсатор с псевдоемкостными электродами |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2735854C9 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103508495A (zh) * | 2013-09-18 | 2014-01-15 | 燕山大学 | 一种超级电容器电极材料及其制备方法 |
| CN103903873A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-07-02 | 华中师范大学 | 一种全赝电容超级电容器 |
| CN106449141A (zh) * | 2016-09-21 | 2017-02-22 | 中南大学 | 基于高导电陶瓷表面膜的金属钛网基底制备氢氧化钴/镍超级电容器电极的方法 |
| RU2624466C1 (ru) * | 2016-09-06 | 2017-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Способ синтеза слоя электроактивного вещества для электродов суперконденсаторов на основе нанокомпозита из металл-кислородных соединений кобальта и никеля |
| CN106952748A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-07-14 | 中南大学 | 一种无粘结剂钴酸镍电极的制备方法 |
| RU2709487C1 (ru) * | 2018-08-14 | 2019-12-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Финика" | Твердотельный тонкопленочный гибридный электрохимический источник тока |
| CN110615487A (zh) * | 2019-10-19 | 2019-12-27 | 石河子大学 | 一种CoNiO2纳米花电极材料的制备方法 |
-
2020
- 2020-05-12 RU RU2020116751A patent/RU2735854C9/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103508495A (zh) * | 2013-09-18 | 2014-01-15 | 燕山大学 | 一种超级电容器电极材料及其制备方法 |
| CN103903873A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-07-02 | 华中师范大学 | 一种全赝电容超级电容器 |
| RU2624466C1 (ru) * | 2016-09-06 | 2017-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Способ синтеза слоя электроактивного вещества для электродов суперконденсаторов на основе нанокомпозита из металл-кислородных соединений кобальта и никеля |
| CN106449141A (zh) * | 2016-09-21 | 2017-02-22 | 中南大学 | 基于高导电陶瓷表面膜的金属钛网基底制备氢氧化钴/镍超级电容器电极的方法 |
| CN106952748A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-07-14 | 中南大学 | 一种无粘结剂钴酸镍电极的制备方法 |
| RU2709487C1 (ru) * | 2018-08-14 | 2019-12-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Финика" | Твердотельный тонкопленочный гибридный электрохимический источник тока |
| CN110615487A (zh) * | 2019-10-19 | 2019-12-27 | 石河子大学 | 一种CoNiO2纳米花电极材料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2735854C9 (ru) | 2021-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sagu et al. | The pseudocapacitive nature of CoFe2O4 thin films | |
| Liu et al. | Capacitance and voltage matching between MnO 2 nanoflake cathode and Fe 2 O 3 nanoparticle anode for high-performance asymmetric micro-supercapacitors | |
| Swain et al. | Construction of three-dimensional MnO2/Ni network as an efficient electrode material for high performance supercapacitors | |
| Raj et al. | Electrochemical capacitor behavior of copper sulfide (CuS) nanoplatelets | |
| Li et al. | A high-performance flexible fibre-shaped electrochemical capacitor based on electrochemically reduced graphene oxide | |
| Hu et al. | Cathodic deposition of Ni (OH) 2 and Co (OH) 2 for asymmetric supercapacitors: importance of the electrochemical reversibility of redox couples | |
| Hou et al. | Nanoporous metal based flexible asymmetric pseudocapacitors | |
| Islam et al. | Recent advancements in electrochemical deposition of metal‐based electrode materials for electrochemical supercapacitors | |
| Jiang et al. | Electrochemical fabrication of Ni (OH) 2/Ni 3D porous composite films as integrated capacitive electrodes | |
| Hu et al. | Anodic deposition of hydrous ruthenium oxide for supercapacitors | |
| KR101031019B1 (ko) | 전이금속산화물 코팅층을 가지는 금속 전극의 제조 방법 및그에 의해 제조된 금속 전극 | |
| KR101749160B1 (ko) | 프렉서블한 3차원 꽃-형상의 NiCo2O4 나노구조가 증착된 3차원-니켈/니켈- 와이어 전류 집전체 제조방법 | |
| Jin et al. | Electrochemical properties of α-Co (OH) 2/graphene nano-flake thin film for use as a hybrid supercapacitor | |
| US20120200308A1 (en) | Supercapacitor electrodes | |
| Jeyasubramanian et al. | Supercapacitive performances of MnO2 nanostructures grown on hierarchical Cu nano leaves via electrodeposition | |
| JP2019516236A (ja) | 高電圧用及び太陽電池用の装置及び方法 | |
| Nayak et al. | Binderless nano marigold flower like structure of nickel sulfide electrode for sustainable supercapacitor energy storage applications | |
| Lang et al. | Three-Dimensional Hierarchical Nanoporosity for Ultrahigh Power and Excellent Cyclability of Electrochemical Pseudocapacitors. | |
| Vlamidis et al. | Electrochemically synthesized cobalt redox active layered double hydroxides for supercapacitors development | |
| Kang et al. | Simple fabrication of nickel sulfide nanostructured electrode using alternate dip-coating method and its supercapacitive properties | |
| KR101391136B1 (ko) | 그라파이트에 금속 산화물이 전착된 슈퍼커패시터 전극의 제조방법 및 이를 이용한 슈퍼커패시터 | |
| Lin et al. | The influence of acid etching on the electrochemical supercapacitive properties of NiP coatings | |
| Zhang et al. | Enlarged capacitance of TiO 2 nanotube array electrodes treated by water soaking | |
| Zhao et al. | Nickel nanopore arrays as promising current collectors for constructing solid-state supercapacitors with ultrahigh rate performance | |
| RU2735854C1 (ru) | Модельный гибридный суперконденсатор с псевдоемкостными электродами |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TH4A | Reissue of patent specification |