Химически активированные бурые угли как электроды для суперконденсаторов с органическим электролитом

Abstract

С целью создания электродных материалов для конденсаторов с двойным электрическим слоем изучены активированные угли, полученные термолизом (800ºС, 1ч) бурого угля Александрийского месторождения (Украина) с гидроксидом калия при варьировании соотношения КОН/уголь (Rкон=0,2…1,0 г/г). Показано, что материалы, полученные при Rкон≥0,5 г/г, обладают удовлетворительными электродными характеристиками при использовании в конденсаторах с органическим электролитом и устойчиво работают в диапазоне (до ~3 В) стабильности электролита – тетрафторбората тетраэтиламмония в ацетонитриле. Установлено, что максимальной гравиметрической емкостью (100 Ф/г) обладает материал, полученный при Rкон=1,0 г/г. Минимальное падение емкости с ростом гравиметрической плотности тока проявляет образец, полученный при Rкон=0,5 г/г. Различия в поведении образцов объяснены разной долей пор диаметром до 1 нм.

З метою створення електродних матеріалів для конденсаторів подвійного електричного шару вивчено активоване вугілля, одержане термолізом (800 ºС, 1 год) бурого вугілля Олександрійського родовища (Україна) з гідроксидом калію при варіюванні співвідношення КОН/вугілля (Rкон=0,2…1,0 г/г). Показано, що матеріали, отримані при Rкон≥0,5 г/г, мають задовільні електродні характеристики при використанні в конденсаторах з органічним електролітом та стало працюють в діапазоні (до ~3 В) стабільності електроліту – тетрафторборату тетраетиламонію в ацетонітрилі. Встановлено, що максимальну гравіметричну ємність (100 Ф/г) показує матеріал, отриманий при Rкон=1,0 г/г. Мінімальне падіння ємності з ростом гравіметричної густини току проявляє зразок, отриманий при Rкон=0, г/г. Відмінності у поведінці зразків пояснено різною долею пор діаметром до 1 нм.

With a view of designing novel materials for electric double layer capacitors, activated carbons prepared by thermolysis of Alexandriya brown coal with KOH at various KOH/coal ratios (Rкон=0,2-1,0 g/g) were studied. Materials produced at Rкон≥0,5 g/g were shown to have satisfactory electrode characteristics in organic-based capacitors within the electrolyte voltage window (tetraethylammonium tetrafluoroborate, voltages up ~3 V). It was established that the maximum gravimetric capacitance is exhibited by the material prepared at Rкон=1 g/g. The sample prepared at Rкон=0,5 g/g demonstrated the minimum capacitance loss on increasing the current density. Differences in the behavior of samples were explained by different portions of pores less than 1 nm in diameter.