9142891002

Pojemność podwójnej warstwy elektrycznej wynosi od 5 do 20 pF/cm² w zależności od użytego elektrolitu [16]. Pojemność właściwa osiągnięta dla wodnych roztworów alkalicznych i kwasowych jest na ogól wyższa niż dla elektrolitów organicznych [16], ale elektrolity organiczne są coraz szerzej stosowane ze względu na możliwość stosowania wyższego napięcia pracy kondensatora w układach symetrycznych.

W wyniku magazynowania ładunku elektrostatycznego, braku reakcji faradajowskich na elektrodach kondensatorów EDLC, elektroda superkondensatora musi być uważana za elektrodę blokującą z elektrochemicznego punktu widzenia. W wyniku czego dochodzi do gromadzenia się ładunku przy elektrodzie, a w konsekwencji również jonów po stronie elektrolitu gdzie w rezultacie powstaje warstwa podwójna. Duża różnica mocy w stosunku do ogniw oznacza, że nie ma ograniczeń z punktu widzenia kinetyki elektrochemicznej wywołanych przez opór reakcji przejścia. Ponadto, brak reakcji faradajowskich eliminuje pęcznienie materiału aktywnego, co można dostrzec w czasie cykli ładowania-rozładowania ogniw. Kondensatory EDLC mogą wytrzymać miliony cykli, natomiast ogniwa wytrzymują w najlepszym przypadku kilka tysięcy. Współcześnie badania EDLC w dużej mierze koncentrują się na zwiększaniu ich wydajności energetycznej i poszerzaniu granic temperaturowych pracy [2].

1.2.1.1. Wpływ rodzaju materiału węglowego na pojemność

Duża powierzchnia materiałów aktywnych jest kluczem do osiągnięcia wysokiej pojemności, co może zostać osiągnięte dzięki materiałowi elektrodowemu o wysokiej powierzchni, blokującemu i elektronowo przewodzącemu. Materiały węglowe spełniają wszystkie wymogi dla tego zastosowania, w tym wymóg wysokiej przewodności, elektrochemicznej stabilności i otwartej porowatości [31].

Węgle aktywne, nanorurki otrzymane z węglików [32], tkaniny, włókna węglowe, nanorurki [33], cebule [34] i nanorogi, [35] zostały przebadane pod kątem zastosowania w kondensatorach EDLC [16]. Węgle aktywne są obecnie materiałami najczęściej stosowanymi, z powodu ich wysokiej powierzchni właściwej i przystępnych kosztów wytwarzania.

Są one pochodnymi bogatych w węgiel prekursorów organicznych, które poddaje się procesowi zwęglania (obróbka cieplna) w atmosferze gazu obojętnego z późniejszą aktywacją za pomocą np. pary wodnej lub roztworu KOH w celu zwiększenia powierzchni właściwej. Prekursorami mogą być naturalne materiały takie jak: łupiny orzechów kokosowych, drewno,

15