ปูรึมชอย¹ , ซังกิล คิม² , จี ชุล จุง^1,♠ และมยองซูคิม^1,♠

¹ ภาควิชาวิศวกรรมเคมี, myongji university, yongin 17058, เกาหลี

² r&d center, vitzrocell co. ltd., yesan 32417, เกาหลี

2.2. การเตรียม ac

เพื่อเปลี่ยนระดับความเป็นผลึกของสารตั้งต้นก่อนกระบวนการกระตุ้น KOH, pps ถูกกราวด์และทำคาร์บอนล่วงหน้าเป็นเวลา 1 ชั่วโมงในช่วงอุณหภูมิ 500°– 1000° C ภายใต้กระแส N2 ในเตาหลอมขนาดเล็ก (เตาหลอดมินิ 文字 https://www.tmaxcn.com/tube-furnace_c80链接) (เซียะเหมิน tmaxcn inc.). ตัวอย่างพรีคาร์บอนที่500° C ถูกแสดงเป็น P5, และอื่นๆ. acs ต่างๆ ถูกเตรียมโดยการเปิดใช้งาน KOH ของ pps ก่อนคาร์บอนไดออกไซด์ (P5– P10). pre-carbonized pps ผสมกับผง KOH ที่อัตราส่วนมวล PP/KOH ที่ 1:4 และของผสมถูกกระตุ้นที่ 900° C เป็นเวลา 3 ชั่วโมง. acs ที่ได้รับถูกล้างให้สะอาดด้วยน้ำกลั่นสามครั้งและทำให้แห้งที่110° C ในเตาอบเป็นเวลา 1 วัน. acs ที่เปิดใช้งานจาก P5– P10 ถูกระบุว่าเป็น P5AC– P10AC, ตามลำดับ. สำหรับการเปรียบเทียบ, acs ยังเตรียมจากสารตั้งต้น CTP ที่มีจุดอ่อนตัว 292° C, จัดทำโดย OCI co. (เกาหลี), โดยใช้กระบวนการถ่านกัมมันต์และการเปิดใช้งานเดียวกัน.

2.3. การจำแนกลักษณะและไฟฟ้าเคมี

คุณสมบัติของโครงสร้าง AC pore ของ acs ที่ได้รับมีลักษณะเฉพาะโดย n₂ การวัดการดูดซับ/การคายดูดซับโดยใช้เครื่องมือ ASAP 2010 (ไมโครเมอร์, สหรัฐอเมริกา). ssas ของ acs คำนวณโดยวิธี brunauer-emmett-teller (BET). การดูดซับไนโตรเจน/ไอโซเทอร์มการดูดซับ, การวิเคราะห์ไมโครรูพรุน วิธีการ, การวิเคราะห์ barrett-joyner-halenda, และการวิเคราะห์เชิงฟังก์ชันความหนาแน่นแบบไม่เฉพาะที่ (NLDFT) ถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้ปริมาตรของรูพรุน, รูพรุน

เส้นผ่านศูนย์กลาง, และการกระจายขนาดรูพรุน (PSD) ของ acs. ความเป็นผลึกของ PP, คาร์บอนไนซ์ pps,และ pps ที่ถูกกระตุ้นถูกกำหนดโดยการวัดการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (XRD) (XRD-7000; shimadzu, ญี่ปุ่น) ใช้ cu-kα รังสี (λ u003d1.54056 Å) ทำงานที่ 40 kv และ 30 ma. ระยะห่างระหว่างชั้น (d002 และ d10ℓ ) คำนวณโดยใช้สมการแบรกก์ (1).

λu003d2 d บาป(φ) (1)

โดยที่ φ คือมุมโม้สำหรับการสะท้อนที่เกี่ยวข้อง และ λ คือความยาวคลื่นของการแผ่รังสี. ขนาดผลึกในระนาบ (la) และความสูงซ้อนของผลึก (lc) ถูกกำหนดจากจุดสูงสุด (10ℓ) ที่ ~ 43° และ (002) จุดสูงสุดที่ ~26°, ตามลำดับ, โดยใช้สมการ scherrer ต่อไปนี้ [16-19.

ลาu003d1.84λ/ba cos(φa) (2)

lcu003d0.89λ/bc cos(φc) (3)

ที่ไหนλ คือความยาวคลื่นของรังสีที่ใช้, ba และ bc คือความกว้างของ (10ℓ ) และ (002) พีค, ตามลำดับ, ที่ความสูง 50%, และφ และφ c คือมุมกระเจิงที่สอดคล้องกัน. อิเล็กโทรดที่เตรียมโดยการผสม AC, super-p, และ PVDF ที่อัตราส่วนมวล 8:1:1. PVDF และ super-p ถูกใช้เป็นสารยึดเกาะและ สารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า, ตามลำดับ. ของผสมถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกันในปริมาณที่เพียงพอของตัวทำละลาย NMP เพื่อทำเป็นสารละลายที่เป็นเนื้อเดียวกัน. บนฟอยล์อลูมิเนียมกัดลายที่ใช้เป็นตัวสะสมกระแสไฟ, สารละลายผสมถูกเคลือบด้วยเครื่องมือใบมีด และอบในเตาอบที่70° C เป็นเวลา 24 ชั่วโมง. จากนั้นกดอิเล็กโทรดแบบแห้งโดยใช้เครื่องรีดอิเล็กโทรด (เครื่องปฏิทินอิเล็กโทรด 文字 https://www.tmaxcn.com/calender_c0_ss链接) (เซียะเหมิน tmaxcn inc.) ที่ 80° C และอบในเตาอบสุญญากาศที่ 70° C นาน 24 ชม..

เซลล์ EDLC ชนิดเหรียญขนาด CR2032 ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้อิเล็กโทรดคาร์บอนสมมาตรสองตัว, ตัวคั่น, และตัวเว้นระยะ. อิเล็กโทรดถูกเจาะเป็นดิสก์ขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 18 มม. สิ่งเหล่านี้ถูกวางไว้ในขวดแก้วที่มีอิเล็กโทรไลต์ 1 M TEABF4/AN หลังจากวัดมวลและความหนา. ความหนาแน่นรวมของอิเล็กโทรด AC ถูกวัดโดยการหารมวลของอิเล็กโทรดคาร์บอนแห้งที่ไม่มีตัวเก็บกระแสด้วยปริมาตร, ซึ่งได้จากการคูณพื้นที่และความหนาของอิเล็กโทรดคาร์บอน. แช่ไว้ 24 ชั่วโมงเพื่อให้อิเล็กโทรไลต์สามารถซึมผ่านวัสดุอิเล็กโทรดได้อย่างเพียงพอ. ตัวคั่นขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 19 มม., ที่ชุบด้วยอิเล็กโทรไลต์ สารละลาย, ถูกวางไว้ระหว่างอิเล็กโทรด. ในที่สุด, เซลล์เหรียญถูกผนึกโดยใช้เครื่องย้ำเซลล์แบบเหรียญ (คีมย้ำเซลล์แบบเหรียญ 文字 https://www.tmaxcn.com/coin-cell-crimper_sp链接) (เซียะเหมิ tmaxcn inc.). กระบวนการทั้งหมดสำหรับการประกอบเซลล์ EDLC แบบเหรียญถูกดำเนินการในกล่องถุงมือสูญญากาศ (กล่องถุงมือสูญญากาศ 文字 https://www.tmaxcn.com/vacuum-glove-box_c75链接) (เซียะเหมิน tmaxcn inc.) เต็มไปด้วย n₂ แก๊ส.

ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเคมีของเซลล์ EDLC แบบเหรียญที่ประกอบเข้าด้วยกันถูกวัดโดย cyclic voltammetry (CV; potentiostat/galvanostat model 273 A, EG&G, USA) และประจุ/การคายประจุไฟฟ้า (C/D; WBCS-3000, wona tech co., ltd., USA). การวัด CV ดำเนินการที่อัตราการสแกนที่เป็นไปได้ที่ 10 และ 100 mv/s ในช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ 0– 2.7 V. โหลดกระแสคงที่ (1, 3, และ , 5 a/g) กับการวัด C/D ในช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ 0– 2.7 v.gravimetric capacitance (f/g) คำนวณโดย CV โดยใช้สมการต่อไปนี้ ความจุปริมาตร (f/cc) คำนวณโดยการคูณความหนาแน่นของอิเล็กโทรด (g/cc) ด้วยความจุกราวิเมตริก.

โดยที่ I เป็นกระแส, n คืออัตราการสแกน, m คือมวลของวัสดุอิเล็กโทรด, และ ∆V คือช่วงแรงดันไฟที่วัดได้ (0–2.7 v).ความจุ (f /g) ยังคำนวณโดยการทดสอบประจุ/การคายประจุโดยใช้สมการต่อไปนี้.

โดยที่ I คือความหนาแน่นกระแส (a/g), ∆t คือเวลาในการคายประจุ, และ ∆V คือช่วงแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ (0–2.7 V).