Бойчук Т. Я. Механізми накопичення заряду в гібридних електрохімічних системах нанопористий вуглець / шпінелевмісні системи Li-Mn-Fe-O

В роботі досліджено зв'язок умов синтезу, структури, морфології та провідності систем Li-Mn-Fe-O різного фазового складу та їх електрохімічних характеристик при використанні в ролі фарадеївського електрода гібридних електрохімічних систем. Встановлено вплив температурної активації на стан поверхні та адсорбційну здатність нанопористого вуглецю. Основна увага зосереджена на встановленні умов синтезу та концентрації компонент залізовмісних складних літійованих оксидів марганцю, при яких формується структура, що здатна забезпечити максимальну інтенсивність дифузії літію в процесі розряду конденсатора. Показано, що підвищення рівня рН реакційного середовища з 4 до 8 приводить до утворення матеріалів з більшою кількістю фаз. Проведено електрохімічне тестування трьохелектродних комірок з робочим електродом на основі отриманих фазово-морфологічних конфігурацій систем Li-Mn-Fe-O та розраховані їх питомі інтеркаляційні характеристики. Показано, що максимальною питомою ємністю володіють зразки з найвищим вмістом шпінельної фази, в якій залізо займає октаедричні позиції в кристалічній гратці. На основі отриманих активних матеріалів фарадеївського електрода та активованого вуглецю сформовані макети гібридних суперконденсаторів та проведено їх тестування в умовах різних заряд/розрядних струмів (0.5С-20С) в сульфаті, нітраті та карбонаті літію. Розраховані значення коефіцієнта дифузії літію в цих умовах становлять величину порядку 10-10-10-9см/с і мало змінюються в залежності від швидкості розряду та електроліту. Показано, що ефективність циклювання конденсаторів зберігається протягом 500 циклів роботи незалежно від прикладеного струму розряду.