РУАЭСТ (RUAEST)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОКОВ ЗАРЯДА-РАЗРЯДА В СУПЕРКОНДЕНСАТОРАХ
Актуальность и цели. Суперконденсаторы – это устройства накопления электрической энергии, которые находят практическое применение в различных системах: в ветряных турбинах, фотовольтаических системах, биомедицинских сенсорах, гибридных машинах и электромобилях. Эти электрохимические устройства представляют собой конденсаторы с органическим или неорганическим электролитом, в которых двойной электрический слой на границе раздела электрода и электролита выступает в роли «обкладок». Для увеличения площади двойного электрического слоя используют электроды с высокоразвитой поверхностью, изготовленные из пористых материалов на основе активированного угля или вспененных металлов. Также электроды предлагалось создавать на основе активированных пленок углеродных нанотрубок, оксида графена и других материалов. Малая толщина двойного электрического слоя, сравнимая с размерами молекул растворителя (5–10 нм), а также большая площадь поверхности электродов обеспечивают большую емкость, малые по сравнению с аккумуляторами времена заряда и высокую удельную плотность накапливаемой энергии. Существует необходимость в разработке уточняющих моделей и методов диагностики суперконденсаторов Материалы и методы. Исследована кинетика токов заряда-разряда в образцах двухслойных суперконденсаторов фирмы Panasonic с номинальной емкостью 0,22 Ф в широком диапазоне времен от 0,1 до 104 c. В них используется органический электролит, а в качестве электродов – активированный уголь в виде мелкодисперсной фракции. Релаксация тока анализировалась с помощью модели линейного отклика. Проведены измерения по циклической зарядке постоянным током, на основе которых рассчитаны зависимости емкости и внутреннего сопротивления суперконденсатора от напряжения. Исследовано влияние температуры, внешнего напряжения и предыстории зарядки на характеристики суперконденсатора. Результаты. Релаксация в исследуемых суперконденсаторах недебаевская. На малых временах зависимость тока от времени близка к закону растянутой