9142891004

dla solwatowanych jonów [ 40, 42], a nawet pory mniejsze niż 1 nm mogą być również zbyt małe, w szczególności w przypadku niektórych elektrolitów organicznych, gdzie rozmiar solwatowanych jonów może być czasami większy niż 1 nm [43], Tworzy się dynamiczna warstwa jonów elektrolitu [44]. Aby usunąć tę warstwę należy dostarczyć około kilku kJ/mol energii (w przypadku cząsteczek wody) [45]. Pory o średnicy od 2 nm do 5 nm, czyli większe niż dwa sol watowane jony, określono jako prowadzące do poprawy gęstości energii i mocy. Pomimo wielu prób, dokonano tylko nieznacznej poprawy wydajności kondensatora. Pojemność wagową jaką otrzymano to 100-120 Fg’¹ w elektrolitach organicznych i 150-200 Fg'¹ w elektrolitach wodnych [46, 47], Ten wzrost pojemności przypisuje się poprawie transportu jonów wewnątrz struktury mezoporowatej. Stwierdzono, że zrównoważenie mikro- lub mezoporowatości jest konieczne do zmaksymalizowania pojemności [48]. Odnotowano istotny fakt, jakim jest udział mikroporów we wzroście pojemności kondensatora EDLC. W eksperymentach [49] wykorzystujących węgiel aktywny w postaci tkaniny stwierdzono, że może wystąpić częściowa desolwatacja jonów, umożliwiając dostęp do małych porów (< 2 nm). Co więcej, zaobserwowano wysoką pojemność kondensatora z elektrodami o dużej liczbie małych mikroporów [50, 51, 52], co sugeruje, że częściowa desolwatacja jonowa może prowadzić do poprawy pojemności. Wysoka pojemność (120 Fg’¹ i 80 Fcm’³) dla mikroporowatych węgli aktywnych (średnica porów 1,5 nm) i organicznego elektrolitu [53, 54] jest zaprzeczeniem teorii adsorpcji wyłącznie solwatowanych jonów. W publikacji [55] zaobserwowano ten sam efekt dla mikroporowatego węgla aktywnego otrzymanego z węgla kamiennego, gdzie największą pojemność uzyskano dla porów o wielkości 0,7 nm i 0,8 nm dla elektrolitów wodnych i organicznych. Jednakże najbardziej przekonującym dowodem wzrostu pojemności w porach mniejszych niż wielkość solwatowanych jonów jest eksperyment przeprowadzony na węglu otrzymanym z węglika (CDC - Carbide derived carbon) jako materiale aktywnym [56, 57, 58], Węgle otrzymane z węglików metali (TiC, SiC i innych) [59] mogą posiadać strukturę o odpowiedniej wielkości porów. Uzyskano dla nich rozkład wielkości porów w zakresie 0,6-1,1 nm [60]. Materiały te zostały użyte do magazynowania ładunku w mikroporach wykorzystując jako elektrolit 1 M roztwór Et4NBF4 (tetrafiuoroboran tetraetyloamoniowy) w acetonitrylu. Pojemność (wyrażona w pFcm’²) zmniejsza się wraz ze spadkiem wielkości porów do krytycznej wartości zbliżonej do 1 nm, a następnie ponownie rośnie, gdy wielkość porów zbliża się do rozmiaru solwatowanych jonów. Jako próbki były użyte wyłącznie mikroporowate struktury węgla otrzymanego z węglików (CDC). Wzrost pojemności dla porów subnanometrycznych wyraźnie pokazuje rolę mikroporów. Ponadto, objętościowa

17