Композитные электроды С/MnO₂ для электрохимических конденсаторов на водном электролите

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).

Методами циклической вольтамперометрии, гальваностатического заряда-разряда и импедансной спектроскопии исследованы электрохимические свойства композитных материалов С/MnO₂ в 1 М растворе сульфата натрия. Показано, что емкостные характеристики электродов зависят от природы и способа получения наночастиц оксида марганца. Установлено, что материал, содержащий оксид марганца, полученный с использованием в качестве восстановителя изоамилового спирта, обладает высокими электрохимическими характеристиками.

Авторы:

Чернявина Валентина Владимировна, ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет», Россия, 344090, Ростов-на-Дону, Зорге, 7, vchernyavina@yandex.ru

Бережная Александра Григорьевна, ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет», Россия, 344090, Ростов-на-Дону, Зорге, 7, ber@sfedu.ru

Лепешкин Игорь Олегович, ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет», Россия, 344090, Ростов-на-Дону, Зорге, 7, lepeschkin.igor@mail.ru

Дышловая Ярослава Александровна, ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет», Россия, 344090, Ростов-на-Дону, Зорге, 7, yaroslava.poiminova@gmail.com

Ключевые слова:

суперконденсатор, активированный уголь, водный электролит, удельная ёмкость, оксид марганца

Литература

1. He S., Hu C., Hou H., Chen W. Ultrathin MnO₂ nanosheets supported on cellulose based carbon papers for high-power supercapacitors // J. Power Sources. 2014. Vol. 246. P. 754–761. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.08.038

2. Нижегородова А. О., Кондратьев В. В. Синтез и электрохимические свойства композитных материалов на основе поли-3,4-этилендиокситиофена с включениями диоксида марганца // Электрохимия. 2014. Т. 50, № 12. С. 1292–1298. https://doi.org/10.7868/S0424857014120056

3. Вольфкович Ю. М. Электрохимические суперконденсаторы // Электрохимия. 2021. Т. 57, № 4. С. 197–238. https://doi.org/10.31857/S0424857021040101

4. Dai Y., Chen L., Babayan V., Cheng Q., Saha P., Jiang H., Li C. Ultrathin MnO₂ nanoflakes grown on N-doped carbon nanoboxes for high-energy asymmetric supercapacitors // J. Mater. Chem. A. 2015. Vol. 3. P. 21337–21342. https://doi.org/10.1039/C5TA06958K

5. Hou D., Tao H., Zhu X., Li M. Polydopamine and MnO₂ core-shell composites for high-performance supercapacitors // Appl. Surf. Sci. 2017. Vol. 419. P. 580–585. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.05.080

6. Lang J. W., Yan X. B., Yuan X. Y., Yang J., Xue Q. J. Study on the electrochemical properties of cubic ordered mesoporous carbon for supercapacitors // J. Power Sources. 2011. Vol. 196. P. 10472–10478. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2011.08.017

7. Vangari M., Pryor T., Jiang L. Supercapacitors : Review of Materials and Fabrication Methods // J. Energy Eng. 2012. Vol. 139. P. 72–79. https://doi.org/10.1061/(ASCE)EY.1943-7897.0000102

8. Wang J.-G., Yang Y., Huang Z.-H., Kang F. Effect of temperature on the pseudo-capacitive behavior of freestanding MnO₂@carbon nanofibers composites electrodes in mild electrolyte // J. Power Sources. 2013. Vol. 224. P. 86–92. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.09.075

9. Wang T., Song D., Zhao H., Chen J., Zhao C., Chen L., Chen W., Zhou J., Xie E. Facilitated transport channels in carbon nanotube/carbon nanofiber hierarchical composites decorated with manganese dioxide for flexible supercapacitors // J. Power Sources. 2015. Vol. 274. P. 709–717. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.10.102

10. Subramanian V., Zhu H., Wei B. Alcohol-assisted room temperature synthesis of different nanostructured manganese oxides and their pseudocapacitance properties in neutral electrolyte // Chem. Phys. Lett. 2008. Vol. 453. P. 242–249. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2008.01.042

11. Wang X., Wang X., Huang W., Sebastian P. J., Gamboa S. Sol-gel template synthesis of highly ordered MnO₂ nanowire arrays // J. Power Sources. 2005. Vol. 140. P. 211–215. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2004.07.033

12. Cao J., Wang Y., Zhou Y., Ouyang J. H., Jia D., Guo L. High voltage asymmetric supercapacitor based on MnO₂ and graphene electrodes // J. Electroanal. Chem. 2013. Vol. 689. P. 201–206. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2012.10.024

13. Pabst W., Gregorová E. Characterization of Particles and Particle Systems. ICT Prague, 2007. 122 p.

14. Бойцова О. В., Шекунова Т. О., Баранчиков А. Е. Синтез нанокристаллического диоксида марганца в условиях гидротермально-микроволновой обработки // Журнал неорганической химии. 2015. Т. 60, № 5. С. 612–617. https://doi.org/10.7868/S0044457X15050025

15. Hatzell K. B., Fan L., Beidaghi M., Boota M., Pomerantseva E., Kumbur E. C., Gogotsi Yu. Composite manganese oxide percolating networks as a suspension electrode for an asymmetric flow capacitor // Applied Materials Interfaces. 2014. Vol. 6. P. 8886–8893. https://doi.org/10.1021/am501650q

16. Toupin M., Brousse T., Bélanger D. Charge Storage Mechanism of MnO₂ Electrode Used in Aqueous Electrochemical Capacitor // Chemistry of Materials. 2004. Vol. 16. P. 3184–3190. https://doi.org/10.1021/cm049649j

17. Zhang Y., Zu L., Lian H., Hu Z., Jiang Y., Liu Y., Wang X., Cui X. An ultrahigh performance supercapacitors based on simultaneous redox in both electrode and electrolyte // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 694. P. 136–144. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.09.302

Журнал:

2021. Т. 21, № 3,

DOI:

https://doi.org/10.18500/1608-4039-2021-21-3-156-16

Текст в формате PDF:

скачать

(downloads: 92)