科学者が高性能スーパーキャパシタ用の新材料を合成

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写真：変更されたrGOスーパーキャパシタ電極

要約：
トムスク工科大学の科学者は、リール大学（フランス、リール）の同僚と共同で、スーパーキャパシター、エネルギー貯蔵装置用の還元型酸化グラフェン（rGO）に基づく新しい材料を合成しました。超原子価ヨウ素の誘導体である有機分子を用いたrGO修飾法により、1.7倍の電気エネルギーを蓄える材料を得ることができました。調査結果は、Electrochimica Acta学術雑誌（IF：6,215; Q1）に掲載されています。

科学者は高性能スーパーキャパシター用の新しい材料を合成します

トムスク、ロシア| 19年2021月XNUMX日に投稿

スーパーキャパシタは、電荷を蓄積および放出するための電気化学デバイスです。バッテリーとは異なり、エネルギーの貯蔵と放出が数倍速く、リチウムを含みません。

スーパーキャパシタは、有機または無機電解質によって分離されたXNUMXつの電極を備えた要素です。電極は電荷蓄積材でコーティングされています。科学の現代の傾向は、人間に知られている最も薄くて最も耐久性のある材料のXNUMXつであるグラフェンをベースにしたさまざまな材料を使用することです。 TPUとリール大学の研究者は、安価で入手可能な材料である還元型酸化グラフェン（rGO）を使用しました。

「その可能性にもかかわらず、スーパーキャパシタはまだ普及していません。技術をさらに発展させるためには、スーパーキャパシタの効率を高める必要があります。ここでの重要な課題のXNUMXつは、エネルギー容量を増やすことです。

これは、エネルギー貯蔵材料、この特定の場合はrGOの表面積を拡大することで実現できます。シンプルで非常に高速な方法を見つけました。穏やかな条件下で非常に有機的な分子を使用し、高価で有毒な金属を使用しませんでした」と、TPU化学応用生物医科学研究科の准教授で研究監督者のPavelPostnikov氏は述べています。

粉末状の還元型酸化グラフェンが電極上に堆積します。その結果、電極は物質の何百ものナノスケール層でコーティングされます。層は凝集する、言い換えれば、焼結する傾向があります。材料の表面積を拡大するには、層間の間隔を大きくする必要があります。

「この目的のために、rGOを有機分子で修飾した結果、層間の間隔が広がりました。層間間隔のわずかな違いにより、材料のエネルギー容量を1.7倍に増やすことができました。つまり、1 gの新素材は、元の還元型酸化グラフェンと比較して1.7倍のエネルギーを蓄えることができます」とTPU化学応用生物医学研究科のジュニアリサーチフェローであり、記事の著者のXNUMX人であるElizavetaSviridovaは説明します。。

反応は、ヨードニウム塩からの活性ベンザインの形成を介して進行した。彼らは、材料の表面に新しい有機基の単層を形成するという特性のために、科学者の興味をかき立てます。 TPUの研究者は、長年にわたってヨードニウム塩の化学を開発してきました。

「修飾反応は、ヨードニウム塩の溶液を還元された酸化グラフェンと単に混合することにより、穏やかな条件下で進行します。酸化グラフェンの官能化を低減する他の方法と比較すると、材料のエネルギー容量の増加を示す最高の指標を達成しています」とElizavetaSviridova氏は述べています。

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研究はロシア科学財団の支援を受けて実施されました。

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コンタクト：
アリナ・ボロフスカイア
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