Оскільки, згідно з формулою
накопичується енергія пропорційна квадрату напруги, триразове збільшення робочої напруги (V) призводить до збільшення майже на порядок енергії (Е), накопичуваної при тій же ємності.
В результаті накопичення заряду за рахунок електростатичного взаємодії, на електродах іоністра не відбувається фарадеевского (окислювально-відновної) реакції. З точки зору електрохімії електрод суперконденсатора слід розглядати як блокуючий електрод. Це головна відмінність від акумуляторів означає повну відсутність будь-яких обмежень за рахунок кінетики електрохімічних процесів через опір поляризації. Крім того, такий механізм накопичення на поверхні забезпечує дуже швидке поглинання і віддачу енергії, а також кращі - з точки зору забезпечуваної потужності - характеристики. Крім того, відсутність фарадеевского реакцій виключає розбухання і подальшу деградацію активного матеріалу, а саме це відбувається в акумуляторах під час циклів зарядка-розрядка. Іоністри можуть витримати мільйони циклів, а акумулятори, в кращому випадку, переживають лише кілька тисяч циклів. І, нарешті, розчинник електроліту не бере участі в механізмі накопичення заряду, тоді як в літій-іонних акумуляторах він вносить свій внесок в освіту твердого електроліту, коли використовуються графітові аноди.
1.6 Матеріали з високою питомою поверхнею
Ключем до досягнення високої ємності за рахунок зарядки подвійного шару є використання електродів з високою питомою поверхнею і електронною провідністю. Вугілля активовані задовольняє всім вимогам для такого застосування, оскільки серед іншого має високу провідність, електрохімічної стабільністю і відкритою пористістю. На придатність для використання в іоністрах відчували активовані вугілля, вуглець, отриманий з карбіду, графітову тканину, волокна, нанотрубки, сфероїдальні вуглецеві структури, аерогелі [3,7,8].
Вугілля активовані відносяться до числа матеріалів, найбільш широко вживаних в даний час, завдяки своїй високій питомої поверхні і помірною вартістю. Сутність процесу активації складається в розтині пір, знаходяться у вуглецевому матеріалі в закритому стані. Це робиться або термохімічно (попередньо матеріал просочують розчином хлориду цинку, карбонату калію або деякими іншими сполуками і нагрівають без доступу повітря), або шляхом обробки перегрітою парою вуглекислим газом або їх сумішшю при температурі 800-850 ° С. В останньому випадку технічно складно отримати парогазовий агент, що має таку температуру. Широко поширений прийом подачі в апарат для активації одночасно з насиченою парою обмеженої кількості повітря. Частина вугілля згорає і в реакційному просторі досягається необхідна температура. Вихід активного вугілля в цьому варіанті процесу помітно знижується. Значення питомої поверхні пір у кращих марок активних вугілля може досягати 1800-2200 м 2 / г. Розрізняють макро-, мезо - і мікро - пори. Залежно від параметрів синтезу, отримують активоване вугілля з різним співвідношенням розмірів пор. Ємність подвійного шару активованих вуглеців в органічних електролітах досягає 100-120 Ф / м. Великого поширення набули суперконденсатори з використанням нового матеріалу - вуглецевого аерогелю. Цей унікальний матеріал має надзвичайно пористу поверхню - приблизно 400-1000 м 2 / г. Синтез аерогеля ведуть в три стадії. Спочатку р...
