Омский научный центр
Авторы: Корусенко П.М., Несов С.Н., Болотов В.В., Поворознюк С.Н., Князев Е.В.
Краткая характеристика основных технических параметров: Разработан способ повышение электрохимических характеристик электродного материала на основе МУНТ (многостенных углеродных нанотрубок) за счет физико-химических методов модификации углеродного материала. К методу получения улучшенных характеристик электродного материала относятся:
- Синтез МУНТ методом химического газофазного осаждения с использованием катализатора на основе смеси оксалатов никеля и магния.
- Ультразвуковая обработка суспензии МУНТ в этаноле с последующим нанесением на металлическую подложку методом высушивания суспензии при температуре 40-50 °С.
- Облучение полученных слоев МУНТ ионами аргона при энергиях ε=5÷15 кэВ и плотности потока ϕ= 4⋅1016÷8⋅1016 ион/см2.
- Механическое отделение модифицированных МУНТ от металлической подложки и электродного материала суперконденсатора в виде порошка.
Область возможного применения: Суперконденсаторы являются перспективными устройствами хранения энергии. Основной механизм запасения энергии в суперконденсаторах происходит за счет формирования двойного электрического слоя (ДЭС) на границе раздела «электрод-электролит» обоих электродов, тогда как в случае традиционного конденсатора накопление энергии происходит диэлектрическим материалом. Электроды, полученные на основе облученных МУНТ, обладают повышенными значениями удельной емкости за счет дополнительного вклада псевдоемкости, обусловленной протеканием окислительно-восстановительных реакций с участием структурных дефектов, функциональных групп и частиц катализатора роста нанотрубок на поверхности МУНТ, в общую удельную емкость.
Степень готовности разработки к практическому применению: Предложена опытная технология позволяющая проводить модификацию МУНТ ионным облучением с последующим формирование м электродного материала.
Возможный технический и (или) экономический эффект от внедрения: Предложенные способы модифицирования электродного материала суперконденсатора позволяют улучшить параметры емкости суперконденсатора, за счет вклада псевдоемкости функциональных групп образованных на поверхности МУНТ после облучения. При этом емкость, обусловленная ДЭС, сохраняется на прежнем уровне, поскольку морфологические параметры электродного материала существенно не меняются при облучении.
Сравнительная характеристика с известными разработками: Данный способ отличается от аналогов возможностью синтеза большего объема порошка исходных МУНТ, а также более высокие электрохимические характеристики электродного материала, за счет оптимальных условий облучения МУНТ.
Сведения о патентоспособности и патентной защите разработки: Получен патент РФ № 2735324 C1 (2020)