Для цитирования:
Рычагов А. Ю., Измайлова М. Ю., Вольфкович Ю. М., Сосенкин В. Е., Деньщиков К. К. Электрохимическое поведение дисперсного углерода в электролитах на основе ионной жидкости 1-метил-3-бутилимидозолий тетрафторборат // Электрохимическая энергетика. 2015. Т. 15, вып. 1. С. 3-13. DOI: 10.18500/1608-4039-2015-15-1-3-13, EDN: UDFJGB
Электрохимическое поведение дисперсного углерода в электролитах на основе ионной жидкости 1-метил-3-бутилимидозолий тетрафторборат
Методами вольтамперометрии и импедансометрии выявлен ряд особенностей электрохимического поведения различных высокодисперсных углеродных материалов в электролите на основе ионной жидкости. Проведён сравнительный анализ влияния типа электролита и природы материала на основные электрохимические характеристики углеродных электродов, которые могут использоваться в суперконденсаторах. Показано влияние примесей воды в ионной жидкости, а также влияние кристаллических, структурных и полупроводниковых свойств углеродных материалов на их электрохимическое поведение. Предложены упрощённые эквивалентные схемы, описывающие импеданс высокодисперсных электродов в ионной жидкости. Методами эталонной контактной порометрии и рентгенофотоэмиссионного анализа получены данные, позволяющие провести системную оптимизацию выбора активированных углей. Активированный уголь – это наиболее часто использованный материал электродов суперконденсаторов.
1. Conway B. E. Electrochemical supercapacitors. Scientific fundamentals and technological applications. New York: Kluwer Academic Plenum. Publ., 1999. 698 p.
2. Вольфкович Ю. М., Сердюк Т. М. Электрохимические конденсаторы // Электрохимия. 2002. Т. 38, № 9. С. 1043–1068.
3. Дьячков П. Н. Углеродные нанотрубки. Строение, свойства, применения. М.: БИНОМ, 2006. 376 c.
4. Zhu Y., Murali S., Stoller M. D., Ganesh K. J., Cai W., Ferreira P. J., Pirkle A., Wallace R. M., Cychosz K. A., Thommes M., Su D., Stach E. A., Ruoff R. S. Carbon–based supercapacitors produced by activation of graphene // Science. 2011. Vol. 332. P. 1537–1541.
5. Shulga Y. M., Baskakov S. A., Abalyaeva V. V., Efimov O. N., Shulga N. Y., Michtchenko A., Lartundo-Rojas L., Moreno L. A., Cabaсas-Moreno J. G., Vasilets V. N. Composite material for supercapacitors formed by polymerization of aniline in the presence of graphene oxide nanosheets // J. Power Sources. 2013. Vol. 224. P. 195–201.
6. Galinski M., Lewandowskki A., Stepniak I. Ionic liquids as electrolytes // Electrochim. Acta. 2006. Vol. 51. P. 5567–5580.
7. Kroon M. C., Buijs W., Peters C. J., Witkamp G.-J. Decomposition of ionic liquids in electrochemical processing // Green Chem. 2006. Vol. 8. P. 241–245.
8. Измайлова М. Ю., Рычагов А. Ю., Деньщиков К. К., Вольфкович Ю. М., Выгодский Я. С., Лозинская Е. И. Электрохимический конденсатор с электролитом на основе ионной жидкости // Электрохимия. 2009. Т. 45, № 8. С. 1014–1015.
9. Рычагов А. Ю., Вольфкович Ю. М., Воротынцев М. А., Квачева Л. Д., Конев Д. В., Крестинин Н. В., Кряжев Ю. Г., Кузнецов В. Л., Кукушкина Ю. А., Мухин В. М., Соколов В. В., Червонобродов С. П. Перспективные углеродные материалы для суперконденсаторов // Электрохим. энергетика. 2012. Т. 12, № 4. С. 167–180.
10. Рычагов А. Ю., Вольфкович Ю. М. Малообратимые процессы заряжения на высокодисперсных углеродных электродах // Электрохимия. 2009. Т. 45, № 3. С. 323–329.
11. Volfkovich Yu. M., Bagotzky V. S., Sosenkin V. E., Blinov I. A. The standard contact porosimetry // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2001. Vol. 187. P. 349–365.
12. El-Merraoui M., Tamai H., Yasuda H., Kanata T., Monori J., Nadai K., Kaneko K. Pore structures of activated carbon fibers from organometallics\slash pitch composites by nitrogen adsorption // Carbon. 1998. Vol. 36, № 12. P. 1769–1776.
13. Samant P. V., Goncalves F., Freitas M. M. A., Pereiram M. F. R., Figueired J. L. Preparation and modification of activated carbon fibres by microwave heating // Carbon. 2004. Vol. 42. P. 1315–1320.
14. Ruch P. W., Hardwick L. J., Hahn M., Foelske A., Kotz R., Wokaun A. Electrochemical doping of single-walled carbon nanotubes in double layer capacitors studied by in situ Raman spectroscopy // Carbon. 2009. Vol. 47. P. 38–52.
15. Al-Zubaidi A., Inoue T., Matsushita T., Ishii Y., Hashimoto T., Kawasaki S. Cyclic voltammogram profile of single-walled carbon nanotube electric double-layer capacitor electrode reveals dumbbell shape // J. Phys. Chem. С. 2012. Vol. 116. P. 7681–7686.
16. Pichler T., Knupfer M., Golden M. S., Fink J. Localized and delocalized electronic states in single-wall carbon nanotubes // Phys. Rev. Lett. 1998. Vol. 80, № 21. P. 4729–4732.
17. Тарасевич М. Р. Электрохимия углеродных материалов. М.: Наука, 1984. 251 с.
18. Beguin F., Szostak K., Lota G., Frackowiak E. A self-supporting electrode for supercapacitors prepared by one-step pyrolysis of carbon nanotube\slash polyacrylonitrile blends // Adv. Mater. 2005. Vol. 17. P. 238–2384.
19 Vix-Guterl C., Frackowiak E., Jurewicz K., Friebe M., Parmentier J., Berguin F. Electrochemical energy storage in ordered porous carbon materials // Carbon. 2005. Vol. 43. P. 1293–1302.
20. Ue M., Ida K., Mori S. Electrochemical properties of organic liquid electrolytes based on quaternary onium salts for electrical double-layer capacitors // J. Electrochem. Soc. 1994. Vol. 141. P. 2989–2996.
21. Chmiola J., Yushin G., Gogotsi Y., Portet C., Simon P., Taberna P. Anomalous increase in carbon capacitance at pore sizes less than 1 nanometer // Science. 2006. Vol. 313. P. 1760–1763.
22. Balducci A., Dugasa R., Taberna P. L., Simona P., Plee D., Mastragostino M., Passerini S. High temperature carbon–carbon supercapacitor using ionic liquid as electrolyte // J. Power Sources. 2007. Vol. 165. P. 922–927.
23. Pandolfo A. G., Hollenkamp A. F. Carbon properties and their role in supercapacitors // J. Power Sources. 2006. Vol. 157. P. 11–27.