Skip navigation
Please use this identifier to cite or link to this item: http://ela.kpi.ua/handle/123456789/2337
Title: Високопотужні суперконденсатори на основі пористих вуглецевих матеріалів з оптимізованими електродними складовими
Authors: Громадський, Денис Геннадійович
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"
хіміко-технологічний
Issue Date: 2012
Abstract: Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2012. Дисертація присвячена розробці високопотужних суперконденсаторів на основі електрохімічної системи пористий вуглецевий електрод / органічний електроліт. Оптимізація даної системи дозволила створити прототип суперконденсатора з питомою потужністю 2,7 кВт/кг, що в 1,3–2,8 вище, ніж у закордонних аналогів. Встановлено оптимальну товщину активної частини електрода, яка забезпечує мінімальний внутрішній опір суперконденсатора. Визначено якісний склад плівки, що утворюється на алюмінієвому колекторі струму внаслідок анодної поляризації, та призводить до зростання його контактного опору. Для захисту алюмінію від корозії та зниження величини контактного опору використано електропровідну полімерну суміш на основі графітизованої сажі та полівінілідендифториду оптимізованого складу. Проведено кількісне оцінювання внеску ефекту перерозподілу заряду в саморозряд суперконденсатора і запропоновано способи його нівелювання.
Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.17.03 – техническая электрохимия. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2012. Диссертация посвящена разработке высокомощных суперконденсаторов на основе электрохимической системы пористый углеродный электрод / органический электролит. Оптимизация данной системы позволила создать прототип суперконденсатора с удельной мощностью 2,7 кВт/кг, что в 1,3–2,8 раза выше, чем у иностранных аналогов. Проведён экспериментальный анализ поведения пористых углеродных электродов с различной структурой пор в контакте с органическим электролитом и предложена методика расчета параметров «ярусной» модели; с целью устранения противоречий между экспериментальными данными и модельными предположениями предложено представление суперконденсатора в виде двух параллельно соединённых RC-цепочек, выведенное через параметры «ярусной» модели; исследованы электрохимические процессы на границе раздела фаз алюминий / раствор тетрафторбората тетраэтиламмония в ацетонитриле для определения коррозионной стабильности металлических коллекторов тока; изучен процесс саморазряда суперконденсатора и определён вклад эффекта перераспределения заряда в этот процесс. Показано, что «ярусная» модель пористого электрода не только объясняет существующие экспериментальные данные, но и предугадывает аномально высокое значение внутреннего сопротивления суперконденсатора со сверхтонкими электродами. Двухцепочечная RC-модель суперконденсатора позволяет объяснить разделение внутреннего сопротивления на две составляющие – «быструю» и «медленную». В рамках данной модели выведено уравнение, описывающее общее внутреннее сопротивление суперконденсатора при разных режимах его эксплуатации. Алюминий при анодной поляризации способен корродировать в органическом электролите. При этом на его поверхности образуются сложные соединения, состоящие из оксифторидов и гидроборатов (AlaFbOc–BxOy(OH)z), что приводит к существенному увеличению контактного сопротивления металлических коллекторов тока. Для защиты алюминия от коррозии использована электропроводная полимерная смесь на основе графитизированной сажи и поливинилидендифторида оптимизированного состава. Разработана лабораторная методика нанесения данного покрытия на алюминиевый коллектор тока, что позволило существенно снизить его контактное сопротивление. Анализ токов утечки показал, что эффект перераспределения заряда зависит от предыстории эксплуатации и хранения суперконденсатора. Он вносит значительный вклад в процесс саморазряда, особенно в первые 4 часа после отключения устройства от внешнего источника питания.
Thesis for the degree of Candidate of Technical Science in technical electrochemistry (05.17.03). – National Technical University of Ukraine “Kyiv polytechnic institute”, Kyiv, 2012. The dissertation was dedicated the development of high-power supercapacitors based on “porous carbon electrode / organic electrolyte” electrochemical system. Optimization of this system enabled to create a supercapacitor prototype with the specific power of 2.7 kW/kg, which is more than 1.3–2.8 times in comparison with competing devices. Optimal thickness of electrode active part was defined that made it possible to reduce the inner resistance. Qualitative composition of the film, which is formed on aluminum current collector under anodic polarization and causes the increase of its contact resistance, was determined. Conductive polymer coating based on carbon black and polyvinylidene difluoride with optimized composition for protection of aluminum from corrosion and for decrease in its contact resistance value was supposed. The contribution of charge redistribution effect in supercapacitor self-discharge was quantified and the ways of its leveling was proposed.
URI: http://ela.kpi.ua/handle/123456789/2337
Appears in Collections:Автореферати

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Gromadskyi_aref.pdf
  Restricted Access
996.97 kBAdobe PDFView/Open
Show full item record


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.