Изготовление электродов суперконденсаторов с использованием технологии короткоимпульсной лазерной обработки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.03, кандидат наук Писарева, Татьяна Александровна

• Писарева, Татьяна Александровна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Писарева, Татьяна Александровна

Оглавление

Стр.

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Типы суперконденсаторов

1.2 Материалы, используемые для производства электродов СК

1.2.1 Углерод и его полиморфные модификации

1.2.2 Оксиды металлов

1.2.3 Полимеры

1.2.4 Гибридные композиционные структуры

1.3 Электролиты

1.3.1 Водные электролиты

1.3.2 Органические электролиты

1.3.3 Проводящие полимеры

1.3.4 Ионные жидкости

1.4 Характеристики, влияющие на свойства СК

1.5 Эквивалентная электрическая схема расчёта СК

1.6 Методы сборки суперконденсаторов

Выводы к главе

Глава 2. Методика эксперимента

2.1 Система А1-С

2.2 Система М-активированный уголь

2.3 Композиционные электроды на основе системы алюминий-активированный уголь

2.4 Синтезированный наноструктурный углеродный материал

2.5 Методы исследований и используемые режимы

Глава 3. Исследование зависимости емкости от функциональных характеристик

материала электродов

3.1 Короткоимпульсная лазерная обработка порошковых материалов системы А1-С

3.1.1 Структура и фазовый состав композиционных наноматериалов А1-С

3.1.2 Электрохимические свойства композиционных электродов системы А1-С

3.2 Система активированный уголь-никель

3.2.1 Химический состав и структура

3.2.2 Электрохимические свойства электродов

3.3 Электроды на основе системы алюминий-активированный уголь, полученные лазерным микроструктурированием

3.4 Наноструктурный углеродный материал, полученный методом короткоимпульсной лазерной обработкой

3.4.1 Структура и состав синтезированного углеродного материала

3.4.2 Электрохимические свойства

3.5 Технология получения нанокристаллического графита

Выводы к главе

Глава 4. Моделирование функциональных характеристик СК

4.1 Эквивалентная схема расчёта электрической цепи электролит-электрод с учётом сопротивления материала электродов

4.2 Результаты расчетов

Выводы к главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение А. Акт внедрения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изготовление электродов суперконденсаторов с использованием технологии короткоимпульсной лазерной обработки»

Введение

В последние годы внимание учёных направлено на создание новых источников хранения энергии. Среди различных систем хранения энергии особое место заняли суперконденсаторы (СК). К достоинствам СК можно отнести высокую допустимую мощность, продолжительный жизненный цикл (более 106 циклов в режиме «заряда/разряда» практически без ухудшения параметров), высокую удельную ёмкость, которая в расчёте на единицу объёма, в 20 — 200 раз выше, чем у алюминиевых электролитических конденсаторов [1]. Благодаря тому, что СК имеют высокую удельную мощность порядка десятка кВт/кг и небольшую постоянную времени КС, это позволяет им занять нишу между обычными конденсаторами и аккумуляторными батареями.

Суперконденсаторы применяются и в качестве независимых источников питания различных электронных устройств, в том числе в качестве комбинированных источников питания в связке с литий-ионными аккумуляторами. СК нашли широкое применение в гибридных силовых установках, где активно используются в связке дизельный двигатель-электродвигатель. Могут использоваться и в устройствах питания радиоуправляемой и космической техники.

Большое количество обзорных статей [2—7] посвящено научным и технологическим аспектам создания новых материалов электродов СК. Усилия направлены не только на увеличение удельной площади поверхности материалов (Буд), но и на создание заданной пористости активного материала при приемлемой себестоимости производства. Наиболее распространёнными СК являются конденсаторы, использующие емкостные характеристики двойного электрического слоя (ДЭС), в качестве материала которых широко применяются активированные угли. К настоящему времени достигнут значительный прогресс в описании свойств материалов электродов СК, к которым относятся полиморфные модификации углерода, проводящие полимеры, оксиды металлов и гибридные композиционные материалы. Однако многие материалы не нашли коммерческого применения. Основной причиной является то, что материал, являющийся многообещающим в лабораторных условиях, при изготовлении конечного устройства СК не обеспечивает ожидаемые емкостные характеристики.

Авторами работы [1] была приведена эквивалентная электрическая схема поры в материале электрода СК, которая объясняет появление зависимости ёмкости от скорости изменения потенциала или от частоты при измерении импеданса. Ухудшение свойств СК на высоких частотах происходит вследствие ухудшения эффективности транспорта ионов во внутреннюю часть пор материала электрода. Поэтому для создания СК с высокими частотно-емкостными характеристиками необходимо учитывать такие факторы как величина удельной поверхности материала, пористость материала электрода и ионная проводимость электролита. Однако приведённая эквивалентная схема не учитывает сопротивление материала электрода, которое может оказать значительное влияние на результирующую ёмкость, так как сопротивление материала может быть сопоставимо с сопротивлением электролита, что может привести к значительным потерям энергии.

В связи с этим в данной работе была поставлена цель исследовать влияние способов получения, состава, геометрических параметров и электрических характеристик композиционных электродных материалов на емкость суперконденсаторов. Предметом исследования является процесс накопления заряда в двойном электрическом слое вблизи поверхности электродов СК, а объектом исследования — материалы электродов суперконденсаторов, изготовленных на основе композиционных систем активированный уголь-металл.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Разработка способов получения композиционных электродных материалов СК с применением метода механоактивации и короткоимпульсной лазерной обработки.

2. Исследование влияния контактного сопротивления между частицами активного материала и сопротивления электролита в пространстве между частицами на результирующие свойства СК.

3. Изучение характеристик электродных материалов СК, полученных короткоимпульсной лазерной обработкой полиимидной пленки.

4. Разработка эквивалентной электрохимической схемы СК, учитывающей контактное сопротивление между частицами электродного материала и сопротивление электролита в пространстве между частицами, для описания зависимостей частотной характеристики удельной емкости СК от толщины и характеристик электродного материала.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Впервые установлено влияние состава компонентов композиционных наноматериалов системы А1-С на емкость электродов СК, полученных методом механоактивации и ко-роткоимпульсной лазерной обработки.

2. Впервые установлено, что метод короткоимпульсной лазерной обработки полиимид-ной пленки приводит к формированию мезопористого и мелкодисперсного нанокри-сталлического графита с удельной поверхностью до 1100 м2/г и удельной емкостью до 160 Ф/г. Предложена технология получения нанокристаллического графита из полии-мидной пленки методом короткоимпульсной лазерной обработки.

3. Разработана математическая модель СК, учитывающая вклады контактного сопротивления между частицами электродного материала и сопротивления электролита в пространстве между частицами, которая имеет хорошую сходимость с экспериментальными данными.

4. Установлена причина значительного снижения удельной емкости суперконденсаторов с увеличением толщины материала электродов, заключающаяся в существенном влиянии сопротивления электролита в пространстве между частицами порошка и контактного сопротивления между частицами электродного материала.

Практическая значимость. Результаты, полученные в работе, применимы в современной технологии производства СК при разработке и изготовлении электродной ленты СК. Разработанная модель позволяет прогнозировать результирующие характеристики СК в зависимости от геометрических параметров и электрических характеристик электродных материалов. Полученные результаты уточняют представления об изменении характеристик транспорта заряда в системе

электролит-электродный материал при различных частотах в зависимости от толщины электродного материала, контактного сопротивления, электропроводности электролита и характеристик транспорта заряда в порах. Полученный нанокристаллический графит может быть использован в качестве электродов в суперконденсаторах и литий-ионных аккумуляторах. Полученные результаты использованы при написании учебного пособия [8], которое предназначено для бакалавров и магистров, обучающихся по направлению «Химия, физика и механика материалов».

Mетодология и методы исследования. Использовался комплекс современных методов исследования для определения структурно-фазового состава полученных систем, строения поверхности, дисперсности и формы частиц: рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия; рентгеновский дифракционный анализ; просвечивающая электронная микроскопия; сканирующая электронная микроскопия в сочетании с микрорентгеноспектральным анализом распределения основных элементов; атомно-силовая микроскопия; Рамановская спектроскопия. Пористость и удельная поверхность Буд сухих порошковых материалов была измерена методом газовой полимолекулярной адсорбции в монослое пористого вещества при низких температурах. Величина Буд рассчитана в приближении Брунауера-Эммета-Теллера. Электрохимические свойства характеризованы по потенциодинамическим, гальваностатическим и импедансометрическим исследованиям с использованием потенциостата.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Способ изготовления электродных лент СК методом механоактивации и последующей короткоимпульсной лазерной обработки порошков на основе системы А1-С.

2. Результаты исследований влияния контактного сопротивления между частицами и сопротивления электролита в пространстве между ними.

3. Способ получения мезопористого и мелкодисперсного нанокристаллического графита из полиимидной пленки.

4. Модель, учитывающая вклады контактного сопротивления между частицами электродного материала и сопротивления электролита в пространстве между частицами, которая позволяет описать функциональные характеристики электродных материалов СК.

Достоверность полученных результатов обеспечивается сравнением результатов расчета с экспериментальными данными, а также с известными данными других научных групп. Подходы, используемые в работе, широко применимы, неоднократно обсуждались на конференциях с ведущими специалистами и не противоречат современным общепринятым представлениям. Выводы, сделанные в диссертации, логически следуют из результатов исследований и расчетов, их анализа и сравнения с другими экспериментальными данными, и не противоречат современным научным представлениям.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на российских и зарубежных конференциях и семинарах: VIII Всероссийская школа-конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых КоМУ-2010 (Ижевск, 2010); Всероссийская научная конференция студентов-физиков 17 (Екатеринбург, 2011); IX Всероссийская школа-конференция для студентов, аспирантов и молодых учены КоМУ-2011 (Ижевск, 2011); Всероссийская научная конференция студентов-физиков 18 (Красноярск, 2012); Всероссийская научная конференция

студентов-физиков 19 (Архангельск, 2013); III Международная научно-практическая конференция «Теория и практика современных электрохимических производств» (Санкт-Петербург, 2014); Всероссийская научная конференция студентов-физиков 20 (Ижевск, 2014); Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа (Ульяновск, 2015); V Международная конференция «От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологии к наноиндустрии» (Ижевск, 2015); Всероссийская научная конференция студентов-физиков 22 (Ростов-на-Дону, 2016); VII Всероссийская конференция с международным участием «Кристаллизация: компьютерные модели, эксперимент, технологии» (Ижевск, 2016); ХХ Менделеевский съезд по общей и прикладной химии (Екатеринбург, 2016); EUROMAT (Греция, 2017).

Личный вклад. Диссертация является самостоятельной работой, обобщающей результаты, полученные лично автором, а также полученные в соавторстве. Вклад автора состоит в проведении экспериментов, теоретических расчётов и анализе полученных результатов. Цель и задачи диссертационной работы сформулированы совместно с научным руководителем — Ха-ранжевским Е.В. Обсуждение результатов для опубликования в печати проводилось совместно с научным руководителем и соавторами. Анализ, обобщение данных, выводы по работе сформулированы автором работы. Работа и сопутствующие публикации выполнены по тематическому плану научных исследований в рамках государственного задания №2049 «Разработка теоретических и феноменологических основ получения новых функциональных нанокомпозиционных материалов, включая наноразмерные кластеры и комплексонаты, с применением методов высокоэнергетических воздействий», рук.: д.х.н., проф. Решетников С.М., 2014 — 2016 гг. Работа выполнена при поддержке грантов и проектов, где соискатель являлся руководителем: грант Фонда Содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, №174ГС1/7909 «Разработка конструкции высоковольтного электрохимического конденсатора с применением электродов, полученных короткоимпульсной лазерной обработкой с уменьшенным эквивалентным последовательным сопротивлением электрода», 2014 — 2015 гг.; №16933 Республиканского конкурса инновационных проектов про программе УМНИК «Разработка новых материалов электродов ионисторов на основе нанокомпозитных систем активированный уголь-металл», 2012 — 2013 гг.; №20807 «Разработка конструкции электрохимического конденсатора нового поколения с использованием конструктивных элементов и активных материалов с улучшенными функциональными характеристиками», 2013 — 2014 гг.; программа обмена Erasmus+ Credit Mobility, Испания, Гранада, Гранадсткий университет, 2016 — 2017 гг.

Автор выражает благодарность Решетникову Сергею Максимовичу, профессору Удмуртского государственного университета за полезные дискуссии по теме настоящей работе. За помощь в проведение многочисленных экспериментов автор искренне благодарен Закировой Руша-ние Мазитовне, Костенкову Николаю Викторовичу, Киселеву Анатолию Георгиевичу, Стыровой Людмиле Юрьевне и Гильмутдинову Фаату Залалутдиновичу.

Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 24 печатных изданиях, 4 из которых изданы в журналах, рекомендованных ВАК, 2 — в прочих изданиях, 18 — в тезисах докладов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и приложения. Полный объём диссертации составляет 109 страниц с 64 рисунками и 6 таблицами. Список литературы содержит 157 наименований.

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Типы суперконденсаторов

Электрохимические конденсаторы или так называемые суперконденсаторы, ультраконденсаторы или ионисторы, — это класс электрохимических устройств хранения энергии, который идеально подходит для процессов, связанных с быстрым накоплением или высвобождением энергии [9]. Для практического применения и оценки эффективности СК и их потенциала основными параметрами являются: плотность энергии (Вт-ч/кг или Вт-ч/л), энергия, запасенная на единицу веса/объема (Вт-ч/кг или Вт-ч/л), плотность мощности (Вт/кг или Вт/л), номинальная емкость (Ф), номинальное напряжение (В), эквивалентное последовательное сопротивление (Ом), жизненный цикл, а также стоимость и экологическая безопасность [3; 9; 10]. На рисунке 1.1 показана зависимость удельной мощности от удельной энергии для наиболее важных энергосберегающих систем. Топливные элементы и батареи часто относятся к высокоэнергетическим системам, в то время как СК и обычные алюминиевые электролитические конденсаторы считаются системами высокой мощности. В сравнении с традиционными конденсаторами, СК имеют емкость выше на несколько порядков, а также превосходят большинство типов батарей по удельной мощности, но уступают им по величине удельной запасаемой энергии (рис. 1.1). Широкие возможности выбора электролита и материала электродов позволяют разрабатывать СК, в которых возможно уникальное сочетание высоких удельных значений энергии и мощности. Основные сравнительные характеристики конденсаторов, СК и батарей представлены в таблице 1.

Удельная мощность, Вт/кг

Ю7-

106 I

конденсаторы

ю3

ю5

ю4

эле ктрохим и че ски й конденсатор

100

батареи

топливные элементы

ю

л_i i i 111ii_i_i i 111111_i_i i i 111ii_i_i i i 111 и

0.01 0.050.1 0.5 1 5 10 50 100 5001000

Удельная энергия, Вт-ч/кг

Рисунок 1.1 — Удельная энергия и мощность конденсаторов, СК, батарей и топливных

элементов [1].

Таблица 1 — Сравнение параметров традиционных конденсаторов, суперконденсаторов и батарей [11]

Параметры Традиционные конденсаторы Суперконденсаторы Батареи

Время разряда 10-3 ^ 10-6 с 0,3 ^ 30 с 0,3 ^ 3 ч

Время зарядки 10-3 ^ 10-6 с 0,3 ^ 30 с 1 ^ 5 ч

Плотность энергии, Вт/кг <0,1 1 ^ 10 10 ^ 100

Удельная мощность, Вт/кг >10000 « 1000 50 ^ 200

Эффективность заряда/раз- «1 0,85 ^ 0,98 0,7 ^ 0,85

ряда

Количество циклов заряда >500000 >1000000 до 2000

Существует три типа суперконденсаторов:

- двойнослойные конденсаторы (ДСК) с идеально поляризуемыми углеродными электродами;

- гибридные конденсаторы (ГК) асимметричного типа, сочетающие в себе поляризуемый углеродный электрод и неполяризуемый (или слабо поляризуемый) катод или анод;

- псевдоконденсаторы (ПсК), на поверхности электродов которых при зарядке и разрядке протекают обратимые электрохимические процессы.

В СК с идеально поляризуемыми углеродными электродами в рабочем интервале напряжений не протекают электрохимические реакции, которые накладывают ограничения на скорость зарядки/разрядки СК, поэтому по мощности они близки к оксидно-электролитическим конденсаторам. Электрический заряд ДСК определяется емкостью ДЭС [7].

СК «асимметричного» или «гибридного» типа представляют собой комбинацию идеально поляризуемого и неполяризуемого электродов. У СК такого типа на катоде или аноде протекает электрохимическая реакция как в аккумуляторах. Электрохимические реакции накладывают диффузионные и кинетические ограничения на скорость зарядки/разрядки, и свойства таких конденсаторов ближе к свойствам аккумуляторов [7]. В гибридном СК электрод, на котором протекает фарадеевский процесс, обеспечивает высокую плотность энергии, а электрод с ДЭС обеспечивает высокую допустимую мощность в системе. Гибридные СК имеют высокую емкость и большую плотность энергии по сравнению с другими типами СК, но их существенным недостатком является ограниченное количество циклов заряда/разряда из-за фарадеевских электродов (с учетом сбалансированного потенциала положительного и отрицательного электродов).

В отличие от СК на основе ДЭС, псевдоконденсаторы основаны на возникновении быстрых и обратимых реакций электронного обмена на поверхности или вблизи электрода. Учитывая характер фарадеевского процесса (окислительно-восстановительные реакции), участвующего в хранении энергии, в псевдоконденсаторах можно увеличить значения удельной емкости и плотности энергии. Однако псевдоконденсаторы имеют меньшую плотность мощности и продолжительность циклов заряда/разряда по сравнению с СК на основе ДЭС [7].

Существуют два основных типа псевдоконденсаторов по отношению к материалу электродов: оксиды переходных металлов и проводящие полимеры. Наиболее широко известны оксиды металлов, включающие оксид рутения (RuO2), оксиды марганца (MnOж), оксид железа (FeзO4), оксид никеля (№Ю) и другие. Типичными проводящими полимерами для псевдоконденсаторов являются полианилин, политиофен, полипиррол и другие ^-сопряженные проводящие полимеры [12]. На рисунке 1.2 приведено сравнение хорошо изученных и наиболее распространенных материалов электродов СК, включая электроды на основе углерода. Псевдоконденсаторы накапливают энергию как на поверхности, так и в объеме электродов, поэтому их можно отнести как к аккумуляторам, так и к СК. В работе [13] представлен ассиметричный гибридный конденсатор на основе наноструктурированного анода Li4Ti5Ol2 и катода из активированного угля. Такой ассиметричный гибридный конденсатор имеет следующие характеристики: емкость устройства 500 Ф, удельная энергия 10,4 Вт-ч/кг, удельная мощность 793 Вт/кг при 95% эффективности, что обеспечивает хорошие эксплуатационные характеристики при многочисленных циклах заряда/разряда.

е

1400

1200

Н 1000

О О

к £

Ф

к

го

X

л ц

0) а >1

800 600 400 200 о

ИРС Си САв №С

• МпО,

СИТ

МРРРТ —« РАпСНТ -Л\ нютио,

О АЛО —\\ Г;

Р1ТЫ РРу<АС

НЮ МпО,

МП°- ЯиО,ДС{«

МО*-ЛЮ^А

•

• ДиО, («о1-д*1(

ЙиО, 4ЕО)

КиО/АС ПиО^АС НиО,(Е50)

РиО/С8 ЯиО/СНТ

ЯиО/АС

ЙиО/СХС НиО/МРС

Углерод Полимеры Оксиды металлов Ри02

Рисунок 1.2 — Производительные характеристики для различных материалов электродов СК на основе углерода, оксидов переходных металлов и проводящих полимеров [12].

Наиболее распространенным типом коммерческих устройств являются СК на основе ДЭС, как обеспечивающие высокую мощность и большой срок службы. Тем не менее энергия, запасенная в СК, часто ограничивается конечным разделением электрического заряда на границе раздела активных электродных материалов и электролита и рабочим напряжением, определяющим стабильное окно потенциала электролита.

Электрохимическая производительность СК может быть достигнута путем введения псевдоемкостных эффектов в гибридные композиционные электродные системы, сочетающие в себе наноструктурные углероды с псевдоемкостными материалами, такие как оксиды переходных металлов и проводящие полимеры. Формирование гибридных структур с высокой проводимостью является одним из широко используемых методов улучшения производительности устройства

оксидно-металлических электродов с плохой проводимостью, ограничивающей емкость, количество циклов заряда и производительность СК [12].

СК с ДЭС хранят электростатический заряд с помощью обратимой сорбции ионов на границе электрод/электролит (рис. 1.3а). В качестве активного материала электродов обычно используют углерод с большой удельной поверхностью. В псевдоконденсаторах для хранения заряда используют быстрые и обратимые окислительно-восстановительные реакции на поверхности электроактивных материалов (рис. 1.3б). Удельная псевдоемкость фарадеевских электродов как правило 300 — 1000 Ф/г и превышает значения для материалов на основе углерода (100 — 250 Ф/г) [14].

Рисунок 1.3 — Схема строения двух разных механизмов хранения емкости: (а) на основе ДЭС, (б) на основе окислительно-восстановительных реакций (псевдоемкости) [14].

Для получения высокой емкости СК с ДЭС используют электроды с максимально высокой площадью поверхности материала. Процесс зарядки/разрядки происходит в слое ионов, который сформирован на поверхностях положительного и отрицательного электродов. Под действием приложенного напряжения анионы и катионы движутся к соответствующему электроду и накапливаются на поверхности электрода, образуя с зарядом электрода ДЭС. Положительно и отрицательно заряженные ионы, входящие в состав электролита, перераспределяются у поверхности твёрдого электрода, компенсируя поверхностный заряд. Между электродами расположен сепаратор (ионно-проницаемый сепаратор) с хорошими изоляционными свойствами и проницаемый для ионов водного или жидкого органического электролитов (рис. 1.4). Толщина ДЭС

о

зависит от концентрации электролита и размера ионов и составляет 5 — 10 А для концентрированных электролитов. Общую емкость СК можно найти как

С

£

1уд

(1

(1.1)

ДЭС

где вуд - общая площадь поверхности электрода (до 3000 м2/г), ¿дЭС - толщина ДЭС. Так как емкости ДЭС электродов С\ и С2 соединены последовательно через электролит, то общая емкость СК равна 1 /С = 1 /С\ + 1 /С2 [15]. Для одинаковых электродов (С\ = С2), суммарная емкость равна половине емкости одного электрода, то есть величине С = С\/2. Для увеличения емкости СК используют различные методы увеличения удельной поверхности электродов (обычно за счёт применения пористых материалов) и подбирают размеры пор анода (катода) так, чтобы в поры могли входить отрицательные (положительные) ионы электролита с разными размерами. Комбинация двух таких электродов и составляет СК с ДЭС (рис. 1.4).

Рисунок 1.4 — Электрическая схема СК, составленного из двух электродов с ёмкостью

двойного электрического слоя СЪь каждый.

Разработаны СК с асимметричной конструкцией, у которых один электрод (обычно отрицательный) выполнен из активированного углеродного материала и является идеально поляризуемым, а на другом электроде в процессе зарядно/разрядного цикла идут фарадеевские процессы (неполяризуемый электрод), сопровождающиеся изменением массы электрода и переносом заряда через гетерограницу электрод-электролит [13]. Емкость положительного электрода обычно более чем на порядок превышает емкость отрицательного электрода при одинаковых размерах. Ёмкость асимметричного СК определяется значением емкости поляризуемого электрода и равна С « Съ

Максимальная энергия, запасённая в суперконденсаторе равна:

2 си2,

(1.2)

где С - ёмкость (Ф), и - рабочее напряжение (В). Для увеличения энергии, запасённой в СК, необходимо либо увеличивать рабочее напряжение, либо значительно увеличивать емкость электродов. Напряжение пробоя СК определяется применяемым электролитом и напряжением его разложения [12]. Неводные электролиты с хорошей ионной проводимостью используются

для высокоэнергетичных и мощных СК вследствие большого диапазона рабочего напряжения (2,5 — 4 В). Следует отметить, что в соответствии с уравнением (1.2), трехкратное увеличение напряжения приводит к увеличению величины энергии Ш почти на порядок при такой же емкости. В свою очередь удельная ёмкость сильно зависит от материала электрода: от площади поверхности выбранного материала, от его электронной проводимости и пористости.

1.2 Материалы, используемые для производства электродов СК

Как уже отмечалось, свойства суперконденсаторов сильно зависят от выбора материала электрода. В работах [2; 16—19] представлены возможные материалы электродов СК. Можно отметить три основные категории: на основе углерода [20—22], оксидов металлов [23; 24] и проводящих полимеров [25; 26].

1.2.1 Углерод и его полиморфные модификации

В настоящее время углерод в его различных полиморфных модификациях наиболее широко исследуется и используется в качестве материала для изготовления электродов СК. Привлекательность углерода как материала электрода СК основывается на уникальной комбинации химических и физических свойств: высокая электропроводность, большая площадь поверхности, хорошая коррозионная стойкость, высокая температурная стабильность, технологичность, совместимость в композиционных материалах и относительно низкая стоимость.

Распространенность использования углерода можно объяснить универсальностью и доступностью многих его разновидностей. Свойства углерода позволяют изменять и оптимизировать электрическую проводимость и поверхностную площадь, что до сих пор является объектом большого количества исследований. Углерод со значениями Syd до 3000 м2/г доступен в различных модификациях, включая порошки активированного угля, углеволоконную ткань, аэрогели, нанотрубки, графен. Несмотря на то, что Syd углеродного материала оказывает ключевое влияние на результирующее значение ёмкости, другие факторы, такие как структура материала, распределение пор по размерам, природа поверхностных функциональных групп и, особенно, электропроводность, определяют параметры производительности СК [27]. Исследования в данной области направлены на разработку технологий получения углеродных материалов с заданной структурой пор и их распределением по размерам, обеспечивающим создание электродов для конденсаторов с высокой ёмкостью, низким сопротивлением при приемлемой себестоимости производства.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Писарева, Татьяна Александровна, 2017 год

Список литературы

1. Kotz R., Carlen M. Principles and applications of electrochemical capacitors // Electrochimica Acta. - 2000. - Vol. 45, no. 15/16. - P. 2483-2498.

2. Sarangapani S., Tilak B. V., Chen C. P. Materials for electrochemical capacitors // Journal of the Electrochemical Society. - 1996. - Vol. 143, no. 11. - P. 3791-3799.

3. Burke A. Ultracapacitors: why, how, and where is the technology // Journal of Power Sources. -2000. - Vol. 91, no. 1. - P. 37-50.

4. Gogotsi Y., Simon P. True performance metrics in electrochemical energy storage // Science. -2011. - Vol. 334, no. 6058. - P. 917-918.

5. Simon P., Gogotsi Y Materials for electrochemical capacitors // Nature materials. - 2008. -Vol. 7, no. 11. - P. 845-854.

6. Wang G., Zhang L., Zhang J. A review of electrode materials for electrochemical supercapaci-tors // Chemical Society Reviews. - 2012. - Vol. 41, no. 2. - P. 797-828.

7. Вольфкович Ю. М., Сердюк Т. М. Электрохимические конденсаторы // Электрохимическая энергетика. - 2001. - Т. 1, № 4. - С. 14-28.

8. Коррозионное и электрохимическое исследование функциональных металлических материалов : учебное пособие, второе издание / Т. А. Писарева [и др.] ; под ред. Е. В. Харан-жевский. — Ижевск: Издательский центр «Удмуртский университет», 2016. — С. 122.

9. Conway B. E. Electrochemical Supercapacitors: Scientific fundamentals and technological applications. - New York : Plenum Publishing, 1999. - P. 698.

10. Rolison D. R., Nazar L. F. Electrochemical energy storage to power the 21st century // MRS Bulletin. - 2011. - Vol. 36, no. 7. - P. 486-493.

11. Progress of electrochemical capacitor electrode materials: A review / Y. Zhang [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. - 2009. - Vol. 34, no. 11. - P. 4889-4899.

12. Hybrid nanostructured materials for high-performance electrochemical capacitors / G. Yu [et al.] // Nano Energy. - 2013. - Vol. 2, no. 2. - P. 213-234.

13. Characteristics and performance of 500 F asymmetric hybrid advanced supercapacitor prototypes / A. D. Pasquier [et al.] // Journal of Power Sources. - 2003. - Vol. 113, no. 1. -P. 62-71.

14. Asymmetric electrochemical capacitors - stretching the limits of aqueous electrolytes / J. W. Long [et al.] // MRS Bulletin. - 2011. - Vol. 36, no. 7. - P. 513-522.

15. Snook G. A., Wilson G. J., Pandolfo A. G. Mathematical functions for optimisation of conducting polymer/activated carbon asymmetric supercapacitors // Journal of Power Sources. -2009. - Vol. 186, no. 1. - P. 216-223.

16. Zhang L. L., Zhao X. S. Carbon-based materials as supercapacitor electrodes // Chemical Society Reviews. - 2009. - Vol. 38, no. 9. - P. 2520-2531.

17. Two dimensional nanomaterials for flexible supercapacitors / X. Peng [et al.] // Chemical Society Reviews. - 2014. - Vol. 43, no. 10. - P. 3303-3323.

18. Carbon-based nanostructured materials and their composites as supercapacitor electrodes / S. Bose [et al.] // Journal of Materials Chemistry. - 2012. - Vol. 22, no. 3. - P. 767-784.

19. Davies A., Yu A. Material advancements in supercapacitors: From activated carbon to carbon nanotube and graphene // The Canadian Journal of Chemical Engineering. - 2011. - Vol. 89, no. 6. - P. 1342-1357.

20. Frackowiak E. Carbon materials for supercapacitor application // Physical chemistry chemical physics. - 2013. - Vol. 9, no. 15. - P. 1774-1785.

21. Nanostructured carbon-based electrodes: bridging the gap between thin-film lithium-ion batteries and electrochemical capacitors / S. W. Lee [et al.] // Energy & Environmental Science. -2011. - Vol. 4, no. 6. - P. 1972-1985.

22. Activated graphene-based carbons as supercapacitor electrodes with macro- and mesopores / T. Y. Kim [et al.] // ACS Nano. - 2013. - Vol. 7, no. 8. - P. 6899-6905.

23. Lee K. K., Chin W. S., Sow C. H. Cobalt-based compounds and composites as electrode materials for high-performance electrochemical capacitors // Journal of Materials Chemistry A. - 2014. - Vol. 2, no. 41. - P. 17212-17248.

24. In situ formation of metal oxide nanocrystals embedded in laser-induced graphene / R. Ye [et al.] // ACS Nano. - 2015. - Vol. 9, no. 9. - P. 9244-9251.

25. 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.

26. Conducting polymer nanostructures: template synthesis and applications in energy storage / L. Pan [et al.] // International journal of molecular sciences. - 2010. - Vol. 11, no. 7. -P. 2636-2657.

27. Pandolfo A. G., Hollenkamp A. F. Carbon properties and their role in supercapacitors // Journal of power sources. - 2006. - Vol. 157, no. 1. - P. 11-27.

28. Recommended terminology for the description of carbon as a solid / E. Fitzer [et al.] // Pure and Applied Chemistry. - 1995. - Vol. 67, no. 3. - P. 473-506.

29. Варенцов В. К., Варенцова В. И. Электрохимическая модификация нетканого углеродного волокнистого материала в растворе серной кислоты // Журнал прикладной химии. — 2015. - Т. 88, № 10. - С. 1467-1472.

30. Янилкин И. В., Саметов А. А., Школьников Е. И. Влияние количества связующего фторопласта Ф4 в угольных электродах на характеристики суперконденсаторов // Журнал прикладной химии. - 2015. - Т. 88, № 2. - С. 336-344.

31. Пористая структура и электрическая емкость углей из древесины в водном и органическом электролите / И. В. Янилкин [и др.] // Журнал прикладной химии. — 2015. — Т. 88, № 7. — С. 1066—1076.

32. Miller J. R., Simon P. Electrochemical capacitors for energy management // Science. - 2008. -Vol. 321, no. 5889. - P. 651-652.

33. Advanced carbon aerogels for energy applications / J. Biener [et al.] // Energy & Environmental Science. - 2011. - Vol. 4, no. 3. - P. 656-667.

34. Wilson E., Islam M. F. Ultracompressible, high-rate supercapacitors from graphene-coated carbon nanotube aerogels // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2015. - Vol. 7, no. 9. -P. 5612-5618.

35. Chen W., Yan L. In situ self-assembly of mild chemical reduction graphene for three-dimensional architectures // Nanoscale. - 2011. - Vol. 3, no. 8. - P. 3132-3137.

36. Printable thin film supercapacitors using single-walled carbon nanotubes / M. Kaempgen [et al.] // Nano Letters. - 2009. - Vol. 9, no. 5. - P. 1872-1876.

37. Supercapacitor electrodes from multiwalled carbon nanotubes / E. Frackowiak [et al.] // The Canadian Journal of Chemical Engineering. - 2000. - Vol. 77, no. 15. - P. 2421-2423.

38. Electrochemical double-layer capacitors using carbon nanotube electrode structures / R. Sig-norelli [et al.] // Institute of Electrical and Electronics Engineers. - 2009. - Vol. 97, no. 11. -P. 1837-1847.

39. Electrochemical characterization of carbon nanotubes as electrode in electrochemical double-layer capacitors / J. H. Chen [et al.] // Carbon. - 2002. - Vol. 40, no. 8. - P. 11931197.

40. Monolithic carbide-derived carbon films for micro-supercapacitors / J. Chmiola [et al.] // Science. - 2010. - Vol. 328, no. 5977. - P. 480-483.

41. Пленки нанокристаллического графита, синтезированные в плазме разряда постоянного тока, как материал для электрохимических конденсаторов / П. В. Воронин [и др.] // Письма в журнал технической физики. — 2012. — Т. 38, № 17. — С. 45—52.

42. Graphene-based ultracapacitors / M. D. Stoller [et al.] // Nano Letters. - 2008. - Vol. 8, no. 10. - P. 3498-3502.

43. Zhang L. L., Zhou R., Zhao X. S. Graphene-based materials as supercapacitor electrodes // Journal of Materials Chemistry. - 2010. - Vol. 20, no. 29. - P. 5983-5992.

44. Carbon nanosheets as the electrode material in supercapacitors / X. Zhao [et al.] // Journal of Power Sources. - 2009. - Vol. 194, no. 2. - P. 1208-1212.

45. Review of electrochemical capacitors based on carbon nanotubes and graphene / A. Izadi-Najafabadi [et al.] // Advanced Materials. - 2010. - Vol. 22, no. 35. - E235-E241.

46. Zhang L., Shi G. Preparation of highly conductive graphene hydrogels for fabricating superca-pacitors with high rate capability // The Journal of Physical Chemistry C. - 2011. - Vol. 115, no. 34. - P. 17206-17212.

47. Improved synthesis of graphene oxide / D. C. Marcano [et al.] // ACS Nano. - 2010. - Vol. 4, no. 8. - P. 4806-4814.

48. Inagaki M., Konno H., Tanaike O. Carbon materials for electrochemical capacitors // Journal of Power Sources. - 2010. - Vol. 195, no. 24. - P. 7880-7903.

49. Frackowiak E., Beguin F. Carbon materials for the electrochemical storage of energy in capacitors // Carbon. - 2001. - Vol. 39, no. 6. - P. 937-950.

50. Inagaki M., Radovic L. R. Nanocarbons // Carbon. - 2002. - Vol. 40, no. 12. - P. 2279-2282.

51. Новые нанопористые биоуглероды с примесью железа и кремния: синтез, свойства, применение для суперконденсаторова / Р. Я. Швец [и др.] // Физика твердого тела. - 2014. -Т. 56, № 10. - С. 1957-1963.

52. Получение гибких электродных материалов суперконденсаторов на основе модифицированных углеродных волокон / М. В. Астахов [и др.] // Бутлеровские сообщения. - Казань, 2016.-Т. 47.-С. 128-133.

53. Писарева Т. А. Физические основы накопления энергии и электродные материалы электрохимических конденсаторов // Вестник УдГУ. Физика. Химия. - 2014. - № 3. - С. 3041.

54. Graphene-based supercapacitor with an ultrahigh energy density / C. Liu [et al.] // Nano Letters. - 2010. - Vol. 10, no. 12. - P. 4863-4868.

55. Carbon-based supercapacitors produced by activation of graphene / Y. W. Zhu [et al.] // Science. - 2011. - Vol. 332, no. 6037. - P. 1537-1541.

56. Zheng J. P, Cygan P. J., Jow T. R. Hydrous ruthenium oxide as an electrode material for electrochemical capacitors // Journal of the Electrochemical Society. - 1995. - Vol. 142, no. 8. - P. 2699-2703.

57. Design and tailoring of the nanotubular arrayed architecture ofhydrous RuO2 for next generation supercapacitors / C. C. Hu [et al.] // Nano Letters. - 2006. - Vol. 6, no. 12. - P. 2690-2695.

58. Hierarchically porous MnO2 microspheres doped with homogeneously distributed Fe3O4 nanops for supercapacitors / J. Zhu [et al.] // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2015. - Vol. 6, no. 20. - P. 17637-17646.

59. Preparation of MnOx nano-supercapacitor with silver addition by electrochemical deposition / Y. Hu [et al.] // Proceedings of the World Congress on Engineering. - 2011. - Vol. 2. -P. 537-541.

60. Exaggerated capacitance using electrochemically active nickel foam as current collector in electrochemical measurement / W. Xing [et al.] // Journal of Power Sources. - 2011. -Vol. 196, no. 8. - P. 4123-4127.

61. Composite of CoOOH nanoplates with multiwalled carbon nanotubes as superior cathode material for supercapacitors / L. Zhu [et al.] // The Journal of Physical Chemistry C. — 2015. — Vol. 119, no. 13. — P. 7069-7075.

62. Тимонов А. М., Васильева С. В. Электронная проводимость полимерных соединений // Соросовский образовательный журнал. — 2000. — Т. 6, № 3. — С. 33—39.

63. Conducting polymers as active materials in electrochemical capacitors / A. Rudge [et al.] // Journal of power sources. — 1994. — Vol. 47. — P. 89-107.

64. Oueiny C., Berlioz S., Perrin F.-X. Carbon nanotube-polyaniline composites // Progress in Polymer Science. — 2014. — Vol. 39, no. 4. — P. 707-748.

65. Influence of microstructure on the capacitive performance of polyaniline/carbon nanotube array composite electrodes / H. Zhang [et al.] // Electrochimica Acta. — 2009. — Vol. 54, no. 4. — P. 1153-1159.

66. Электрохимический синтез полианилиновых пленок на активированном угле для применения в суперконденсаторах / Т. Ван [и др.] // Электрохимия. — 2015. — Т. 51, № 8. — С. 841—845.

67. Nanostructured conductive polypyrrole hydrogels as high-performance, flexible supercapacitor electrodes / Y. Shi [et al.] // Journal of Materials Chemistry A. — 2014. — Vol. 2, no. 17. — P. 6086-6091.

68. Preparation of mesoporous carbon/manganese oxide materials and its application to superca-pacitor electrodes / S. Yoon [et al.] // Journal of Non-Crystalline Solids. — 2009. — Vol. 355, no. 4/5. — P. 252-256.

69. 3Б-взаимопроникающий макропористый аэрогель графена с покрытием из Мп02 для суперконденсаторов / Ч.-Ч. Йи [и др.] // Электрохимия. — 2015. — Т. 51, № 8. — С. 883— 890.

70. Remarkable capacity retention of nanostructured manganese oxide upon cycling as an electrode material for supercapacitor / P. Ragupathy [et al.] // The Journal of Physical Chemistry C. — 2009. — Vol. 113, no. 15. — P. 6303-6309.

71. Юсин С. И. Влияние условий электрохимического способа получения композиционного электродного материала «активированное углеродное волокно-Мп02» на его свойства // Физикохимия поверхности и защита материалов. — 2015. — Т. 51, № 2. — С. 193—197.

72. Liu J., Essner J., Li J. Hybrid supercapacitor based on coaxially coated manganese oxide on vertically aligned carbon nanofiber arrays // Chemistry of Materials. — 2010. — Vol. 22, no. 17. — P. 5022-5030.

73. Mesoporous MnO2/carbon aerogel composites as promising electrode materials for highperformance supercapacitors / G.-R. Li [et al.] // Langmuir. — 2010. — Vol. 26, no. 4. — P. 2209-2213.

74. Enhancing the supercapacitor performance of graphene/MnO2 nanostructured electrodes by conductive wrapping / G. Yu [et al.] // Nano Letters. - 2011. - Vol. 11, no. 10. - P. 44384442.

75. Ultrathin two-dimensional MnO2/graphene hybrid nanostructures for high-performance, flexible planar supercapacitors / L. Peng [et al.] // Nano Letters. — 2013. — Vol. 13, no. 5. — P. 21512157.

76. Carbon nanotube/manganese oxide ultrathin film electrodes for electrochemical capacitors / S.-W. Lee [et al.] // ACS Nano. — 2010. — Vol. 4, no. 7. — P. 3889-3896.

77. Enhancing the supercapacitor performance of graphene/MnO2 nanostructured electrodes by conductive wrapping / G. Yu [et al.] // Nano Letters. — 2011. — Vol. 11, no. 7. — P. 29052911.

78. Preparation and characterization of aligned carbon nanotube-ruthenium oxide nanocomposites for supercapacitors / J.-S. Ye [et al.] // Small. — 2005. — Vol. 1, no. 5. — P. 560-565.

79. Reddy A. L. M., Ramaprabhu S. Nanocrystalline metal oxides dispersed multiwalled carbon nanotubes as supercapacitor electrodes // The Journal of Physical Chemistry C. — 2007. — Vol. 111, no. 21. — P. 7727-7734.

80. High pseudocapacitance from ultrathin V2O5 films electrodeposited on self-standing carbon-nanofi ber paper / A. Ghosh [et al.] // Advanced Functional Materials. — 2011. — Vol. 21, no. 13. — P. 2541-2547.

81. Fang W.-C. Synthesis and electrochemical characterization of vanadium oxide/carbon nanotube composites for supercapacitors // Advanced Functional Materials. — 2008. — Vol. 112, no. 30. — P. 11552-11555.

82. Ni(OH)2 nanoplates grown on graphene as advanced electrochemical pseudocapacitor materials / W.-C. Wang [et al.] // Journal of the American Chemical Society. — 2010. — Vol. 132, no. 21. — P. 7472-7477.

83. Naoi K., Morita M. Advanced polymers as active materials and electrolytes for electrochemical capacitors and hybrid capacitor systems // The Electrochemical Society Interfaces. — 2008. — Vol. 17, no. 1. — P. 44-48.

84. Laser-induced porous graphene films from commercial polymers / J. Lin [et al.] // Nature Communications. —2014. — Vol. 5. — P. 5714-5721.

85. Park J. H., Park O. O. Hybrid electrochemical capacitors based on polyaniline and activated carbon electrodes // Journal of Spectroscopy. — 2002. — Vol. 111, no. 1. — P. 185-190.

86. Nguyen V. H., Shim J.-J. Green Synthesis and Characterization of Carbon Nanotubes/Polyani-line Nanocomposites // Journal of Spectroscopy. — 2015. — Vol. 2015. — P. 1-9.

87. Fabrication of graphene/polypyrrole nanotube/MnO2 nanotube composite and its supercapacitor application / J. An [et al.] // The European Physical Journal Applied Physics. — 2012. — Vol. 58, no. 3. — P. 30403-30411.

88. Electrochemical methods to enhance the capacitance in activated carbon/polyaniline composites / M. J. Bleda-Martinez [et al.] // Journal of the Electrochemical Society. - 2008. -Vol. 155, no. 9. - A672-A678.

89. Fabrication and characterization of polyaniline coated carbon nanofiber for supercapacitor / J. Jang [et al.] // Carbon. - 2005. - Vol. 43, no. 13. - P. 2730-2736.

90. Fabrication of carbon nanofiber-polyaniline composite flexible paper for supercapacitor / X. Yan [et al.] // Nanoscale. - 2011. - Vol. 3, no. 1. - P. 212-216.

91. Содержащие полианилин композиты на основе пористых волокнистых углеродных материалов для электродных структур суперконденсаторов / С. В. Стаханова [и др.] // Бутле-ровские сообщения. — Казань, 2015. — Т. 41. — С. 130—137.

92. Improved symmetric supercapacitive performance of binder-free PANI/carbon fiber composites / M. V. Astakhov [et al.] // Current Nanoscience. - Netherlands, 2016. - Vol. 12. -P. 83-89. -DOI: 10.2174/1573413711666150421223611.

93. Zhao Y., Jiang P. MnO2 nanosheets grown on the ZnO-nanorod-modified carbon fibers for supercapacitor electrode materials // Colloids and surfaces A: physicochemical and engineering aspects. - 2014. - Vol. 444. - P. 232-239.

94. Design and synthesis of hierarchical MnO2 nanospheres/carbon nanotubes/conducting polymer ternary composite for high performance electrochemical electrodes / Y. Hou [et al.] // Nano Letters. - 2010. - Vol. 10, no. 7. - P. 2727-2733.

95. Conducting polymer-based flexible supercapacitor / I. Shown [et al.] // Energy Science & Engineering. - 2015. - Vol. 3, no. 1. - P. 2-26.

96. Электролит для суперконденсатора : RU 2552357 / Н. Ф. Уваров [и др.]. — 2014.

97. Study on electrochemical performance of activated carbon in aqueous Li2SO4, Na2SO4 and K2SO4 electrolytes / Q. T. Qu [et al.] // Electrochemistry Communications. - 2008. - Vol. 10, no. 13. - P. 1652-1655.

98. Gores H. J., Barthel J. M. G. Nonaqueous electrolyte solutions: new materials for devices and processes based on recent applied research // Pure and Applied Chemistry. - 1995. - Vol. 67, no. 6. - P. 919-930.

99. Многокомпонентные неводные электролиты для работы суперконденсаторов при экстремально низких температурах / С. В. Стаханова [и др.] // V Международная конференция-школа по химической технологии. Волгоград, 16-20 мая 2016 г. / Сборник тезисов докладов. — ВГТУ Волгоград, 2016. — С. 580—582.

100. Development of a non-aqueous acetonitrile-based electrolyte for double-layer symmetric super-capacitors with low temperature operational limit down to -60 ° / O. V. Zaitseva [et al.] // XV International conference on integranular and interphase boundaries in materials (iib-2016). Moscow, 23-27 May 2016. - 2016. - P. 208-209.

101. Ue M., Ida K., Mori S. Electrochemical properties of organic liquid electrolytes based on quaternary onium salts for electrical double-layer capacitors // Journal of the electrochemical society. - 1994. - Vol. 141, no. 11. - P. 2989-2996.

102. Sellam A., Hashmi S. A. High rate performance of flexible pseudocapacitors fabricated using ionic-liquid-based proton conducting polymer electrolyte with poly (3, 4-ethylenedioxythiophene): poly (styrene sulfonate) and its hydrous ruthenium oxide composite electrodes // Chemical Society Reviews. - 2013. - Vol. 5, no. 9. - P. 3875-3883.

103. Snook G. A., Kao P, Best A. S. Conducting-polymer-based supercapacitor devices and electrodes // Electrochemistry. - 2011. - Vol. 196, no. 1. - P. 1-12.

104. Ohno H., Fukumoto K. Progress in ionic liquids for electrochemical reaction matrices // Electrochemistry. - 2008. - Т. 76, № 1. - С. 16-23.

105. Джунгурова Г. Е. Электрохимическое модифицирование поверхности металлов с использованием фторсодержащих ионных жидкостей : дис. ... канд. хим. наук : 02.00.04. - М.: МГУ имени М.В. Ломоносова, 2014. - 168 с.

106. Измайлова М. Ю. Разработка суперконденсаторов с использованием ионной жидкости 1-метил-3-бутил имидазолий тетрафторбората : дис. ... канд. техн. наук : 05.17.03. - М.: Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, 2010. - 151 с.

107. Galinski M., Lewandowski A., Stepniak I. Ionic liquids as electrolytes // Electrochimica Acta. -2006. - Vol. 51, no. 26. - P. 5567-5580.

108. Lewandowski A., Galinski M. Carbon-ionic liquid double-layer capacitors // Journal of Physics and Chemistry of Solids. - 2004. - Vol. 65, no. 2/3. - P. 281-286.

109. Solvent-dependent photoresponsive conductivity of azobenzene-appended ionic liquids / S. Zhang [et al.] // Chemical communications. - 2011. - Vol. 47, no. 23. - P. 6641-6643.

110. Electrochemical behaviour of actinides and fission products in room-temperature ionic liquids / K. A. Venkatesan [et al.] // International Journal of Electrochemistry. - 2012. - Vol. 2012. -P. 1-12.

111. The influence of pore size and surface area of activated carbons on the performance of ionic liquid based supercapacitors / S. Pohlmann [et al.] // Physical Chemistry Chemical Physics. -2013. - Vol. 15, no. 40. - P. 17287-17294.

112. Pell W. G., Conway B. E. Voltammetry at a de Levie brush electrode as a model for electrochemical supercapacitor behavior // Journal of Electroanalytical Chemistry. - 2001. - Vol. 500, no. 1/2. - P. 121-133.

113. Pell W. G., Conway B. E. Analysis of power limitations at porous supercapacitor electrodes under cyclic voltammetry modulation and dc charge // Journal of Power Sources. - 2001. -Vol. 96, no. 1. - P. 57-67.

114. Conway B. E., Pell W. G. Power limitations of supercapacitor operation associated with resistance and capacitance distribution in porous electrode devices // Journal of Power Sources. -2002. - Vol. 105, no. 2. - P. 169-181.

115. Композитные электроды электрохимических конденсаторов на основе углеродных материалов различной структуры / А. С. Соляникова [и др.] // Электрохимия. — 2014. — Т. 50, № 5. — С. 470—479.

116. Чирков Ю. Г., Ростокин В. И. Компьютерное моделирование активных слоев двойнослой-ного суперконденсатора: оптимизация режимов заряда и структуры активного слоя, расчет габаритных характеристик // Электрохимия. — 2014. — Т. 50, № 3. — С. 235—250.

117. Активация мезоструктурированных электродных материалов электрохимических конденсаторов / И. В. Пономаренко [и др.] // Электрохимия. — 2015. — Т. 51, № 8. — С. 863— 872.

118. Влияние кислородсодержащих поверхностных функциональных групп углеродных электродов на саморазряд суперконденсаторов / С. В. Стаханова [и др.] // Бутлеровские сообщения. — Казань, 2015. — Т. 41. — С. 67—73.

119. Сапурина И. Ю., Компан М. Е., Шишов М. А. Композиционный полимер-углеродный электродный материал с высокой электрохимической емкостью // Электрохимия. — 2015. — Т. 51, № 6. — С. 604—614.

120. Кашкаров А. Ионистор в автономной электрической цепи // Современная электроника. — 2014. — № 1. — С. 38—41.

121. Stoller M. D., Ruoff R. S. Best practice methods for determining an electrode material's performance for ultracapacitors // Energy & Environmental Science. - 2010. - Vol. 3, no. 9. - P. 1294-1301.

122. Чирков Ю. Г., Ростокин В. И. Компьютерное моделирование активных слоев двойнослой-ного суперконденсатора: гальваностатика, определение эффективных коэффициентов, расчет габаритных характеристик // Электрохимия. — 2014. — Т. 50, № 1. — С. 16—31.

123. Influence of nanoporous carbon electrode thickness on the electrochemical characteristics of a nanoporous carbon-tetraethylammonium tetrafluoroborate in acetonitrile solution interface / E. Lust [et al.] // Journal of Solid State Electrochemistry. - 2004. - Vol. 8, no. 4. - P. 224-237.

124. Eikerling M., Kornyshev A. A., Lust E. Optimized structure of nanoporous carbon-based double-layer capacitors // Journal of Solid State Electrochemistry. - 2005. - Vol. 152, no. 1. - E24-E33.

125. Analysis of charge redistribution during self-discharge of double-layer supercapacitors / C. Hao [et al.] // Journal of Electronic Materials. - 2016. - Vol. 45, no. 4. - P. 2160-2171.

126. Flexible and stackable laser induced graphene supercapacitors / Z. Peng [et al.] // ACS Applied Materials Interfaces. - 2015. - Vol. 7, no. 5. - P. 3414-3419.

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

Flexible boron-doped laser induced graphene microsupercapacitors / Z. Peng [et al.] // ACS Nano. - 2015. - Vol. 9, no. 6. - P. 5868-5875.

Шишковский И. В. Селективное лазерное спекание и синтез функциональных структур : дис. ... д-ра физ.-мат. наук : 01.04.17. — Самара: Самарский филиал Физического института им. П. Н. Лебедева РАН, 2005. — 390 с.

Харанжевский Е. В. Высокоскоростное лазерное спекание металлических высокодисперсных порошков и композиционных материалов с металлической матрицей : дис. ... д-ра техн. наук : 01.04.07. — Ижевск: Физико-технический институт УрО РАН, 2016. — 379 с.

Способ изготовления ионистора : RU 2076369 / В. П. Кузнецов [и др.]. — 1995.

Рыжонков Д. И., Левина В. В., Дзидзигули Э. Л. Наноматериалы. Учебное пособие. — М. : БИНОМ Лаборатория знаний, 2008. — С. 365.

Бутягин П. Ю., Кузнецов А. Р., Павлычев И. К. Лабораторная микромельница для механических исследований // Приборы и техника эксперимента. — 1986. — № 2. — С. 201— 204.

Елсуков Е. П. Структура и магнитные свойства микрокристаллических и аморфных сплавов железа с SP-элементами : дис. ... д-ра физ.-мат. наук : 01.04.11. — М.: МГУ им. М. В. Ломоносова, 1994. — 282 с.

Дорофеев Г. А. Механизмы, кинетика и термодинамика механического сплавления в системах железа с SP-элементами : дис. ... д-ра физ.-мат. наук : 01.04.07. — Ижевск: Физико-технический институт УрО РАН, 2006. — 324 с.

Механохимическая активация алюминия. 1. Совместное измельчение алюминия и графита / А. Н. Стрелецкий [и др.] // Коллоидный журнал. — 2004. — Т. 66, № 6. — С. 811— 818.

Механохимическая активация алюминия. 2. Размер, форма и структура частиц / А. Н. Стрелецкий [и др.] // Коллоидный журнал. — 2004. — Т. 66, № 6. — С. 819—828.

Механохимическая активация алюминия. 3. Кинетика взаимодействия алюминия с водой / А. Н. Стрелецкий [и др.] // Коллоидный журнал. — 2005. — Т. 67, № 5. — С. 694—701.

Механохимическая активация алюминия. 4. Кинетика маханохимического синтеза карбида алюминия / А. Н. Стрелецкий [и др.] // Коллоидный журнал. — 2006. — Т. 68, № 4. — С. 1— 12.

Механохимическая активация алюминия. 5. Образование карбида алюминия при прогреве активированных смесей / А. Н. Стрелецкий [и др.] // Коллоидный журнал. — 2006. — Т. 68, № 5. — С. 681—690.

Dubinin M. M. Generalization of the theory of volume filling of micropores to nonhomogeneous microporous structures // Carbon. — 1985. — Vol. 23, no. 4. — P. 373-380.

Brunauer S., Emmett P. H., Teller E. Adsorption of gases in multimolecular layers // Journal of the American Chemmical Society. — 1938. — Vol. 60, no. 2. — P. 309-319.

142. Харанжевский Е. В., Писарева Т. А. Лазерный синтез поверхностных наноструктурных покрытий систем Al-C // Вестник УдГУ. Физика. Химия. — 2011. — № 1. — С. 6—12.

143. Харанжевский Е. В., Писарева Т. А. Дисперсность материалов электрохимических конденсаторов, полученных маханоактивацией и лазерным спеканием систем Al-C // Коллоидный журнал. — 2012. — Т. 74, № 3. — С. 400—407.

144. Holze R. Experimental electrochemistry: A laboratory textBOOK. Vol. 8. - Weinheim : Wiley-WCH, 2009. - P. 242.

145. Писарева Т. А., Харанжевский Е. В. Зависимость электроёмкости нанокомпозита активированный уголь-металл от внутреннего сопротивления активного слоя // Химическая физика и мезоскопия. — 2014. — Т. 16, № 3. — С. 444—451.

146. Reporting phisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity / K. S. W. Sing [et al.] // Pure and Applied Chemistry. - 1985. -Vol. 57, no. 4. - P. 603-619.

147. Писарева Т. А., Харанжевский Е. В., Решетников С. М. Электроемкость электрохимических конденсаторов с композиционными электродами на основе системы алюминий-активированный уголь // Электрохимия. — 2016. — Т. 52, № 8. — С. 851—859.

148. Писарева Т. А., Харанжевский Е. В., Решетников С. М. Синтез нанокристаллического графита для электродов суперконденсаторов методом короткоимпульсной лазерной обработки полиимидной пленки // Журнал прикладной химии. — 2016. — Т. 89, № 6. — С. 736— 743.

149. Donnet C., Erdemir A. Tribology of Diamond-Like Carbon Films: Fundamentals and Applications. - Saint-Etienne : Springer, 2008. - P. 672.

150. Филиппов М. М. Рамановская спектроскопия как метод изучения глубоко углефицирован-ного органического вещества. Часть 1. Основные направления использования // Труды Карельского научного центра РАН. — 2014. — № 1. — С. 115—134.

151. Carbon xerogel microspheres and monoliths from resorcinol-formaldehyde mixtures with varying dilution ratios: preparation, surface characteristics, and electrochemical double-layer capacitances / Z. Zapata-Benabithe [et al.] // Langmuir. - 2013. - Vol. 29, no. 20. - P. 61666173.

152. Leibig M., Halsey T. C. The double layer impedance as a probe of surface roughness // Journal Electrochimica Acta. - 1993. - Vol. 38, no. 14. - P. 1985-1988.

153. Le Mehaut A., Crepy G. Introduction to transfer and motion in fractal media: The geometry of kinetics // Solid State Ionics. - 1983. - Vol. 9/10. - P. 17-30.

154. Hill R. M., Dissado L. A., Nigmatullin R. R. Invariant behaviour classes for the response of simple fractal circuits // Journal of physics: condensed matter. - 1991. - Vol. 3, no. 48. -P. 9773-9190.

155. Hummers W. S., Offeman R. E. Preparation of graphitic oxide // Journal of the American Chemical Society. - 1958. - Vol. 80, no. 6. - P. 1339.

156. Structure of graphite oxide revisited / A. Lerf [et al.] // The Journal of physical chemistry B. — 1998. — Vol. 102, no. 23. — P. 4477-4482.

157. The chemistry of graphene oxide / D. R. Dreyer [et al.] // Chemical Society Reviews. — 2010. — Vol. 39, no. 1. — P. 228-240.