Создание высокоэффективных электродных материалов для суперконденсаторов на основе наноструктурных оксидных полупроводников вакуумно-дугового синтеза (РНФ-90/КФ-992)

Целью настоящей работы является разработка и исследование нового метода вакуумно-дугового синтеза наноструктурированных оксидов кобальта и молибдена для применения в качестве электроактивных материалов в электродах суперконденсаторов. В рамках исследования решаются следующие задачи: теоретическое обоснование механизма формирования наноструктур в условиях низкого давления и высокоэнергетического воздействия дугового разряда; экспериментальное получение нанопорошков оксидов Co и Mo с варьируемыми фазовыми и морфологическими характеристиками; изучение физико-химических, электрофизических и электрохимических свойств полученных образцов; оценка их эффективности в процессах накопления энергии. Научная новизна работы заключается в применении метода вакуумно-дугового распыления для синтеза ранее не получавшихся данным способом наноматериалов на основе CoOₓ и MoOₓ, а также в выявлении зависимости между энергетикой процесса, размером и структурой синтезируемых частиц и их емкостными характеристиками. Установлено, что варьирование параметров дугового разряда позволяет управлять степенью кристалличности, размером и формой наночастиц, что напрямую влияет на их электрохимическое поведение. Основное содержание работы охватывает разработку методики синтеза, получение и комплексную характеристику наноструктурированных образцов, анализ их поверхностных и поровых свойств, а также оценку электрохимической ёмкости и циклической стабильности в составе модельных электродов суперконденсаторов. Ожидаемым результатом является создание наноматериалов с высокой удельной поверхностью, оптимизированной пористостью и улучшенной псевдоемкостной активностью, способных повысить плотность энергии и срок службы суперконденсаторов. Предлагаемые наноматериалы могут быть использованы в качестве перспективных электродных компонентов в устройствах хранения энергии, включая гибридные источники питания, импульсные энергосистемы, автономные сенсоры и элементы энергетики.