Naslov (srp)

Porozne elektrode na bazi ugljeničnih vlakana i spinela prelaznih metala za primenu u skladištenju električne energije : doktorska disertacija

Autor

Mijailović, Daniel, 1990-

Doprinosi

Lačnjevac, Uroš, 1978-
Uskoković, Petar, 1965-
Stojanović, Dušica B., 1964-
Radmilović, Vuk, 1984-

Opis (eng)

Porous materials based on neat carbon nanofibers and composites of carbon nanofibersand transition metal spinels, produced by simple processing methods, were tested as electrodes insupercapacitors. The estimation of energy storage of neat carbon nanofibers were performed indevices with symmetrical configuration with maximum capacitance and energy density values forcarbon nanofibers of 183 F g–1 and 4.1 Wh kg–1, respectively. These values are a consequence ofthe specific mesoporous structure that enables facile diffusion of ions and high electricalconductivity of nanofibers. Excellent stability of the capacitive performance of all carbonelectrodes of over 95% was achieved after 5000 charge/discharge cycles. These results indicatethe possible practical application of carbon nanofibers in supercapacitors.Carbon nanofibers have also proven to be a very attractive substrate to combine withmixed cobalt-manganese spinels. The phase composition of spinel nanocrystals, with an estimateddiameter of about 13 to 60 nm, has been successfully controlled by varying the ratio of metalprecursors in the electrospinning process. Composite nanofibers in alkaline environment behavelike materials with battery characteristics and have high values of capacity up to 68.5 mAh g–1. Bytesting self-supporting composite electrodes in symmetric devices, high capacitance values up to384 F g–1 were obtained. Excellent stability was achieved with over 95% of all tested electrodes.The superior energy density of 11.5 Wh kg–1 at low potential sweep rates, and the superior powerdensity of 2.6 kW kg–1 are comparable to commercially available supercapacitors, which hassignificant implications for the practical electrical energy storage through new materials.

Opis (srp)

Porozni materijali na bazi čistih ugljeničnih nanovlakana i kompozita ugljeničnihnanovlakana i spinela prelaznih metala, dobijeni jednostavnim metodama procesiranja, ispitani sukao elektrode u superkondenzatorima. Procene skladištenja električne energije čistih ugljeničnihnanovlakana su izvršene u uređajima sa simetričnom konfiguracijom gde su dobijene maksimalnevrednosti kapacitivnosti i gustine energije od 183 F g–1 i 4,1 Wh kg–1, respektivno. Ove vrednosti suposledica specifične mezoporozne strukture koja omogućava olakšanu difuziju jona i visokeelektrične provodljivosti nanovlakana. Postignuta je i odlična stabilnost kapacitivnog učinka svihugljeničnih elektroda od preko 95% nakon 5000 ciklusa punjenja/pražnjenja. Ovakvi rezultatiukazuju na moguću praktičnu primenu ugljeničnih nanovlakana u superkondenzatorima.Ugljenična nanovlakna su se pokazala i kao veoma atraktivna podloga za kombinovanje samešovitim kobalt–mangan spinelima. Fazni sastav nanokristala spinela, sa procenjenim srednjimprečnikom od oko 13 do 60 nm, uspešno je kontrolisan variranjem odnosa metalnih prekursora uprocesu elektropredenja. Kompozitna nanovlakna u alkalnoj sredini se ponašaju kao materijali sabaterijskim karakteristikama i imaju visoke vrednosti kapaciteta do 68,5 mAh g–1. Testiranjemsamonosivih kompozitnih elektroda u simetričnim uređajima dobijene su visoke vrednostikapacitivnosti i do 384 F g–1. Postignuta je i odlična stabilnost učinka sa preko 95% svih ispitanihelektroda. Superiorna gustina energije od 11,5 Wh kg–1 pri niskim brzinama promene potencijala, isuperiorna gustina električne snage od 2,6 kW kg–1 je uporediva sa komercijalno dostupnimsuperkondenzatorima, što ima značajne implikacije na praktično skladištenje električne energijeputem novih materijala.

Opis (srp)

Tehnološko inženjerstvo - Inženjerstvo materijala / Technological Engineering - Materials Engineering Datum odbrane: 10.04.2023.

Jezik

srpski

Datum

2023

Licenca

© All rights reserved

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Ispitivanje materijala. Inženjerstvo materijala

polyacrylonitrile, electrospinning, carbon nanofibers, spinel, electrical energy storage, supercapacitor

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Ispitivanje materijala. Inženjerstvo materijala

poliakrilonitril, elektropredenje, ugljenična nanovlakna, spinel, skladištenje električne energije, superkondenzator