Технологические основы создания углеродных электродов суперконденсаторов с применением нанотрубок

Цель: разработать физико-технологические основы, способы и методы создания углеродных электродов суперконденсаторов с применением углеродных нанотрубок (УНТ) в качестве эффективной электропроводящей добавки. Разработаны технологический маршрут и лабораторный технологический регламент процесса изготовления углеродных электродов суперконденсаторов с применением УНТ, включающий 21 технологическую операцию и отличающийся тем, что содержит описание операций синтеза УНТ, смешения углеродных наноструктурных материалов, электронно-микроскопического контроля поверхностной структуры образцов, модификации поверхности токоподводов и приготовления токопроводящего адгезива оптимизированного состава. Установлено влияние компонентного состава электродного материала на электрофизические параметры электродов суперконденсаторов. Показано, что применение УНТ длиной 2 мкм и диам. 15 - 40 нм в составе электродного материала в количестве 5 - 20 мас. % позволяет снизить удельное электрическое сопротивление электрода с 20 мОм·м до 0,9 мОм·м и обеспечить его удельную электрическую емкость в неводном электролите до 90 Ф/г. Предложены способ модификации поверхности токоподводов углеродных электродов, способы и методы получения УНТ, пригодных для применения в качестве электропроводящих добавок в углеродных электродных материалах суперконденсаторов и других функциональных устройств. Способ получения УНТ (патент РФ № 2569548) позволяет выращивать массивы нанотрубок с высоким аспектным отношением длина (2 мкм и более) - диаметр (15 - 60 нм). Определено влияние свободной поверхностной энергии границ раздела фаз на рост УНТ и инкапсулирование нанодисперных частиц во внутренних полостях нанотрубок. Показано, что под влиянием свободной поверхностной энергии в капле катализатора возникает разность химических потенциалов dμ, являющаяся движущей силой перемещения капли.