Electrochemical Properties of Hybrid Supercapacitors Formed Based on Nanoporous Carbon and Nickel Tungstate

Abstract

В роботі проведено дослідження морфології поверхні вуглецевого матеріалу (ВМ) методом адсорбції/десорбції азоту та визначено питому площі поверхні, яка становить 1200-1300 м2/г. Методом співосадження синтезовано NiWO4 та досліджено його структуру. Досліджено електрохімічні властивості ВМ та NiWO4 методами хроноамперометрії та вольтамперометрії, а також апробовано використання даних матеріалів як електродів гібридних суперконденсаторів (ГК) – анода та катода відповідно. Сформовано гібридну електрохімічну систему типу ВМ/KOH/NiWO4. Використання такої системи дозволяє підвищити робочий діапазон напруги ГК на основі водних електролітів з 0-1 В до 0,6-1,6 В, а отже, і підвищити енергетичні характеристики одиничної комірки більше, ніж у 2 рази. Показано, що при робочих струмах 1 мА питома ємність ГК становить 57,1 Ф/г, при цьому питома густина енергії та потужність становлять 7,09 Вт⋅год/кг та 1,39 Вт/кг відповідно.

In this work, the morphology of carbon material (CM) has been researched by the nitrogen adsorption/ desorption method. Furthermore, it was determined that the specific surface area is about 1200-1300 m2/g. NiWO4 was synthesized by co-precipitation method, and its structure was investigated by XRD. Additionally, the electrochemical properties of CM and NiWO4 were studied by the methods of chronoamperometry and voltammetry, and the use of these materials as electrodes of hybrid supercapacitors (HSC) – anode and cathode, respectively, was tested. A hybrid electrochemical system of the CM/KOH/NiWO4 type was formed. The use of this system makes it possible to increase the operating voltage range of HSC based on aqueous electrolytes from 0-1 V to 0.6-1.6 V, and, consequently, to increase the energy characteristics of a unit cell by more than 2 times. It is shown that at operating currents of 1 mA, the specific capacity of the HSC is 57.1 F/g, while the specific energy density and power are 7.09 Wh/kg and 1.39 W/kg, respectively.