сгенерировать QR код
Открытый доступ
Только для подписчиков
Применение углеродных нанотрубок, полученных СVD-методом, для суперконденсаторов с электролитом на основе LiPF6
https://doi.org/10.22349/1994-6716-2022-109-1-64-76
Аннотация
Представлены результаты исследования углеродных нанотрубок, синтезированных CVDметодом на катализаторах Fe–0,7Co/2,1Al2O3, Fe–Co/2,1Al2O3 и Co–Mo/Al2O3–MgO для электродов суперконденсаторов, работающих на электролите LiPF6. Было установлено, что удельная емкость для электродов из смеси углеродных материалов – нанотрубок и графита – существенно зависит от условий создания межзеренных контактов между частицами графита и углеродных нанотрубок, образующих систему вакансий для внедрения ионов.
Ключевые слова
суперконденсатор,
углеродные нанотрубки,
циклическая вольтамперометрия,
электролит,
функционализация
При поддержке: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №18-53-00032 Бел_а.
Об авторах
А. В. Щегольков
ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет»
Россия
Россия
канд. техн. наук
392000, Тамбов, Советская ул., 106
М. С. Липкин
ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М. И. Платова»
Россия
Россия
д-р техн. наук
346428, Ростовская обл., Новочеркасск, ул. Просвещения, 132
А. В. Щегольков
ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет»; ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М. И. Платова»
Россия
Россия
392000, Тамбов, Советская ул., 106
346428, Ростовская обл., Новочеркасск, ул. Просвещения, 132
А. Семенкова
ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М. И. Платова»
Россия
Россия
346428, Ростовская обл., Новочеркасск, ул. Просвещения, 132
Список литературы
1. Yükseltürk A., Wewer A., Bilge P., Dietrich F. Recollection center location for end-of-life electric vehicle batteries using fleet size forecast: Scenario analysis for Germany // Procedia CIRP. – 2021. – V. 96. – P. 260–265.
2. He Y., Wang Zh., Zhang Y. The design, test and application on the satellite separation system of space power supply based on graphene supercapacitors // Acta Astronautica. – 2021. – V. 186, September. – P. 259–268.
3. Vukajlović N., Milićević D., Dumnić B., Popadić B. Comparative analysis of the supercapacitor influence on lithium battery cycle life in electric vehicle energy storage // Journal of Energy Storage. – 2020. – V. 31. – P. 101603.
4. Jun H. K. Hybrid Nanostructured Carbon Materials for Supercapacitors // Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences. – Elsevier, 2021. DOI:10.1016/B978-0-12-819723-3.00044-5
5. Chandran V., Ghosh A., Patil C. K., Mohanavel V., Priya A. K., Rahim R., Madavan R., Muthuraman U., Karthick A. Comprehensive review on recycling of spent lithium-ion batteries // Materials Today: Proceedings. – 2021. – V.47, Part 1. – P. 167–180.
6. Karthikeyan S., Narenthiran B., Sivanantham A., Bhatlu L.D., Maridurai T. Supercapacitor: Evolution and review // Materials Today: Proceedings. – 2021. – V. 46, Part 9. – P. 3984–3988.
7. Saha P., Dey S., Khanra M. Second-life applications of supercapacitors: Effective capacitance prognosis and aging // Journal of Power Sources. – 2021. – V. 496. – P. 229824.
8. Borenstein A., Hanna O., Attias R., Luski S., Brousse T., Aurbach D. Carbon-based composite materials for supercapacitor electrodes: a review // J. Mater. Chem. – 2017. – V. 5. – P. 12653– 12672.
9. Ye T. T., Sun Y., Zhao X., Lin B. P., Yang H., Zhang X. Q., Guo L. X. Long-term-stable, solution-processable, electrochromic carbon nanotubes/polymer composite for smart supercapacitor with wide working potential window // J. Mater. Chem. A. – 2018. – V. 6. – P. 18994–19003.
10. Xin S., Yang N., Gao F., Zhao J., Li L., Teng C. Three-dimensional polypyrrole-derived carbon nanotube framework for dye adsorption and electrochemical supercapacitor // Applied Surface Science. – 2017. – V. 414. – P. 218–223.
11. Jiang W., Pan J., Liu X. A novel rod-like porous carbon with ordered hierarchical pore structure prepared from Al-based metal-organic framework without template as greatly enhanced performance for supercapacitor // Journal of Power Sources. – 2019. – V. 409. – P. 13–23.
12. Wei W., Liu W., Chen Z. J., Xiao R., Zhang Y., Du C., Wan L., Xie M. J., Chen J., Tian Z.F. Template-assisted construction of N,O-doped mesoporous carbonnanosheet from hydroxyquinoline-Zn complex for high-performance aqueous symmetric supercapacitor // Appl. Surf. Sci. – 2020. – V. 509.
13. Cao K. L. A., Rahmatika A. M., Kitamoto Y., Nguyen M. T. T., Ogi T. Controllable synthesis of spherical carbon particles transition from dense to hollow structure derived from Kraft lignin // Journal of Colloid and Interface Science. – 2021. – V. 589. – P. 252–263.
14. Zhang Y.-F., Du F.-P., Chen L., Law W.-C., Tang C.-Y. Synthesis of deformable hydrogel composites based on Janus bilayer multi-walled carbon nanotubes/host-guest complex structure // Composites. Part B: Engineering. – 2019. – V. 164. – P. 121–128.
15. Mandal M., Subudhi S., Alam I., Subramanyam B., Patra S., Raiguru J., Das S., Mahanandia P. Facile synthesis of new hybrid electrode material based on activated carbon/multiwalled carbon nanotubes@ZnFe2O4 for supercapacitor applications // Inorganic Chemistry Communications. – 2021. – V. 123. – P. 108332.
16. Shchegolkov A. V., Burakova E. A., Dyachkova T. P., Orlova N. V., Komarov F. F., Lipkin M. S. Synthesis and functionalization of carbon nanotubes for supercapacitor electrodes // Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii: Khimiya i Khimicheskaya Tekhnologiya. – 2020. – V. 63. – P. 74–81.
17. Yu C., Li H., Luo J., Zheng M., Zhong W., Yang W. Metal-organic coordination polymer/multi-walled carbon nanotubes composites to prepare N-doped hierarchical porous carbon for high performance supercapacitors // Electrochimica Acta. – 2018. – V. 284. – P. 69–79.
18. Meng J. S., Niu C. J., Xu L. H., Li J. T., Liu X., Wang X. P., Wu Y. Z., Xu X. M., Chen W. Y., Li Q., Zhu Z. Z., Zhao D. Y., Mai L. Q. General oriented formation of carbonnanotubes from metal-organic frameworks // J. Am. Chem. Soc. – 2017. – V. 139. – P. 8212–8221.
19. Lin J., Jin H., Ge X., Yang Y., Huang G., Wang J., Li F., Li H., Wang S. Investigation of the parameters of carbon nanotube growth on zirconium diboride supported Ni catalyst via CVD // Diamond and Related Materials. – 2021. – V. 115. – P. 108347.
20. Roy A., Das D. Synthesis of single-walled, bamboo-shaped and Y-junction carbon nanotubes using microwave plasma CVD on low-temperature and chemically processed catalysts // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 2021. – V. 152. – P. 109971.
21. Lu S., Ma L., Shen X., Tong H. One-step copper-catalyzed synthesis of porous carbon nanotubes for high-performance supercapacitors // Microporous and Mesoporous Materials. – 2021. – V. 310. – P. 110670.
22. Pérez-Rodríguez S., Alegre C., Sebastián D., Lázaro M. J. Emerging Carbon Materials for Catalysis Chapter 10: Emerging carbon nanostructures in electrochemical processes / Ed. Samahe Sadjadi. – Elsevier, 2021. – P. 353–388.
23. Niu C., Sichel E. K., Hoch R., Moy D., Tennet H. High power electrochemical capacitors based on carbon nanotube electrodes // Appl. Phys. Lett. – 1997. – V. 70. – P. 1480–1482.
24. Frackowiak E., Bèguin F. Electrochemical storage of energy in carbon nanotubes and nanostructured carbons // Carbon. – 2002. – V. 40, Is. 10. – P. 1775–1787.
25. Попова О. В., Сербиновский А. М., Шкуракова А. М. Бисульфат графита и терморасширенный графит из гидролизного лигнина // Электрохимическая энергетика. – 2010. – T. 10, № 1. – C. 43–47.
26. Kumar S., Bhauriyal P., Pathak B. Computational Insights into the Working Mechanism of the LiPF6− Graphite Dual-Ion Battery // J. Phys. Chem. C. – 2019. – N 123. – P. 23863−23871.
27. Колотыркин Я. М. Электрохимия металлов в неводных растворах. – М.: Мир, 1974. – С. 65.
Рецензия
Для цитирования:
Щегольков А.В., Липкин М.С., Щегольков А.В., Семенкова А. Применение углеродных нанотрубок, полученных СVD-методом, для суперконденсаторов с электролитом на основе LiPF6. Вопросы материаловедения. 2022;(1(109)):64-76. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2022-109-1-64-76
For citation:
Shchegolkov А.V., Lipkin М.S., Shchegolkov А.V., Semenkova А. Application of carbon nanotubes produced by CVD-method for supercapacitor with LiPF6-based electrolyte. Voprosy Materialovedeniya. 2022;(1(109)):64-76. (In Russ.) https://doi.org/10.22349/1994-6716-2022-109-1-64-76
Просмотров:
379
Послать статью по эл. почте 