Optimizacija elektrokemijskih lastnosti v PHBQS/CNT nanokompozitihBlagojević, Aleksandar (Avtor) Dominko, Robert (Mentor) akumulatorjiPHBQSCNTprag perkolacijeorganski katodni materialiOrganske elektrode predstavljajo pomembno smer pri uveljavljanju akumulatorjev nove generacije. Njihove lastnosti, kot so nizka cena, prijaznost okolju, trajnostna vzdržnost, odlična strukturna večnamenskost in fleksibilnost, predstavljajo prednosti, ki jih delajo bolj zaželene in uporabne v primerjavi z ostalimi aktivnimi materiali. Eden takih materialov je tudi poli(hidrokinonil-benzokinonil sulfid)/CNT oz. PHBQS/CNT, ki je tema preučevanja te magistrske naloge. Polimerni nanokompozit PHBQS/CNT je zanimiv organski katodni material predvsem zaradi visoke teoretične kapacitete (382 mAh/g). Sestavljen je iz hidrokinonskih in benzokinonskih enot povezanih preko tioeterskih vezi žvepla. Dodatek ogljikovih nanocevk (CNT) izboljša njegovo električno prevodnost in približa kapaciteto teoretični vrednosti. V raziskavi smo optimizirali potrebno količino dodatka CNT. Prevelika količina namreč zmanjša energijsko gostoto materiala, s premajhnim dodatkom pa ne dobimo želenih lastnosti. Vgradnja CNT v polimerno matriko je potekala v fazi polimerizacije. S solvotermalno in situ polimerizacijsko tehniko smo uspešno sintetizirali sedem polimernih nanokompozitov PHBQS/CNT, pri čemer smo spreminjali količino dodanih CNT (0, 0,5, 0,75, 1, 5, 10 in 15 mas. %). Z elektrokemijsko impedančno spektroskopijo smo izmerili impedance in določili prevodnost vsakega polimernega nanokompozita. Zaznali smo perkolacijsko obnašanje, ki nam je omogočilo določitev koncentracije, pri kateri neprevoden polimerni nanokompozit postane električno prevoden. Kritična koncentracija (prag perkolacije), pri kateri je prišlo do povečanja električne prevodnosti za nekaj redov velikosti, je bila opažena pri dodatku 1 % CNT. To pomeni, da je za tvorbo prevodne mreže znotraj polimerne matrike potrebno dodati vsaj 1 % CNT. Elektrokemijsko učinkovitost nanokompozitov smo preverili pri, pod in nad pragom perkolacije z galvanostatskimi meritvami proti Li polčlenu. Pri vsebnosti 0 % CNT je maksimalna kapaciteta znašala 301 mAh/g. Pri pragu perkolacije je nanokompozit dosegel kapaciteto 320 mAh/g, nad pragom perkolacije (pri dodatku 5 % CNT) pa 342 mAh/g, kar predstavlja 89,5 % teoretične kapacitete polimera PHBQS. Za dobre elektrokemijske lastnosti je posledično potrebno dodati vsaj 1 % ogljikovih nanocevk. Za najbolj optimalne elektrokemijske zmogljivosti pa jih je potrebno dodati še nekaj odstotkov nad pragom perkolacije.20212021-03-08 11:00:25Magistrsko delo/naloga125220VisID: 11121COBISS_ID: 54376195sl