ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ УГЛЕРОДНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ С НАНОЧАСТИЦАМИ ГИДРОКСИД НИКЕЛЯ ДЛЯ СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ

Получены композитные электроды для суперконденсаторов, состоящие из матрицы углеродных высокодисперсных материалов: микрокристаллического графита и многостенных углеродных нанотрубок, а также наполнителя из наночастицам гидроксида никеля. Нанопорошки β-Co(OH)2 и β-Ni(OH)2 были получены методом химического осаждения из раствора. Для создания электродов в качестве связующего материала использовался полимер поливинилиденфторид в виде порошка. Определены основные технологические этапы изготовления электродов, методом циклической вольтамперометрии и гальваностатического заряда-разряда измерены параметры полученных структур. Для изготовления углеродных электродов определены оптимальные соотношения углеродных высокодисперсных материалов, связующего полимера и растворителя для создания механически прочных слоев с высокой проводимостью и емкостью. Отработана методика создания конденсаторных структур и измерения емкости полученных электрохимических конденсаторов. Конденсаторы из углеродных высокодисперсных материалов демонстрировали типичные прямоугольные формы кривых циклической вольтамперометрии и линейный спад-подъем зависимостей гальваностатического заряда-разряда. Получены типичные значения удельной емкости ~50 Ф/г. Композитные электроды из наночастицм гидроксида никеля в углеродной матрице демонстрировали увеличение емкости до ~180 Ф/г. Показана перспективность композитных электродов для создания конденсаторов с высокой удельной емкостью.

1. Ting Guo, Ming-Shui Yao, Yuan-Hua Lin, Ce-Wen Nan. A Comprehensive Review on Synthesis Methods for Transition-Metal Oxides Nanostructures // CrystEngComm. – 2015. –Vol. 17. –P. 3551-3585.

2. Sally M.Youssry, I.S. El-Hallag, Rajesh Kumar, Go Kawamura, Atsunori Matsuda, Marwa N. El-Nahass Synthesis of mesoporous Co(OH)2 nanostructure film via electrochemical deposition usinglyotropic liquid crystal template as improved electrode materials for supercapacitors application // Journal of Electroanalytical Chemistry. –2019. –Vol. 857. –P.113728.

3. Jingbo Li, Yu Liu, Wei Cao and Nan Chen Rapid in situ growth of β-Ni(OH)2 nanosheet arrays on nickel foam as an integrated electrode for supercapacitors exhibiting high energy density // Dalton Transactions. –2020. –Vol. 49. –P. 4956-4966.

4. Babar P.T., Lokhande A.C., Pawar B.S., Gang M.G., Eunjin Jo, Changsik Go, M.P. Suryawanshi, S.M. Pawar, Jin Hyeok Kim Electrocatalytic performance evaluation of cobalt hydroxide and cobalt oxide thin films for oxygen evolution reaction // Applied Surface Science. –2018. –Vol. 427. – P. 253-259.

5. Ran Wang, Yanwei Sui, Saifang Huang, Yuguang Pu, Peng Cao High-performance flexible allsolid-state asymmetric supercapacitors from nanostructured electrodes prepared by oxidation-assisted dealloying protocol // Chemical Engineering Journal. –2018. –Vol. 331. – P. 527-535.

6. Veronica Augustyn, Patrice Simon and Bruce Dunn Pseudocapacitive oxide materials for highrate electrochemical energy storage // Energy and Environmental Sciences. –2014. –Vol. 7. –P. 1597-1614.

7. Yuanlong Shao, Maher F. El-Kady, Jingyu Sun, Yaogang Li, Qinghong Zhang, Meifang Zhu, Hongzhi Wang, Bruce Dunn, and Richard B. Kaner Design and Mechanisms of Asymmetric Supercapacitors // Chem. Rev. –2018. –Vol. 118. – P. 9233-9280.