Investigation of supercapacitors with carbon electrodes obtained from argon-acetylene arc plasma

Disertacijoje nagrinėjama tematika yra susijusi su superkondensatorių formavimu ir jų tyrimais naudojant plazmines technologijas. Superkondensatorių elektrodams formuoti panaudota plazminio purškimo technologija. Anglis ant nerūdijančio plieno paviršiaus užnešta panaudojant atmosferinio slėgio argono-acetileno plazmą. Nikelio oksidui nusodinti ant anglies elektrodų paviršiaus panaudotas magnetroninio garinimo metodas. Įvertinta acetileno kiekio įtaka superkondensatorių elektrinėms charakteristikoms ir elektrodų struktūrai. Tai pat įvertinta nikelio oksido kiekio įtaka superkondensatorių anglies elektrodų elektriniams parametrams, struktūrai bei mikroreljefui. Atliktas anglies elektrodų paviršiaus ėsdinimas deguonies plazma ir įvertintas jo poveikis kondensatorių elektriniams parametrams ir anglies elektrodų struktūrai. Matematiniu modeliavimu teoriškai įvertinta deguonies plazmos įtaka superkondensatorių anglies elektrodų paviršiaus mikroreljefui. Teoriškai pagrįstas anglies dangos reljefo anizotropinis augimas ir izotropinės paviršiaus erozijos mechanizmas. Kokybiškai paaiškintas acetileno kiekio ir plazmotrono galios įtakos mechanizmas anglies elektrodų struktūrai ir elektriniams parametrams. Pasiūlytas mechanizmas, aiškinantis NiO kiekio, esančio ant anglies elektrodų, įtaką superkondensatorių elektriniams parametrams ir elektrodų struktūrai.The dissertation examines topics related to the formation of supercapacitors using plasma technology and their analysis. Plasma spray technology was used to form supercapacitors electrodes. Carbon was deposited on stainless steel surface using the atmospheric pressure argon-acetylene plasma. The deposition of nickel oxide on the surface of carbon electrodes was made using magnetron sputtering method. The influence of acetylene amount to the supercapacitors electrodes and the electrical characteristics of the structure were estimated. The nickel oxide influence to the electrical parameters of supercapacitor carbon electrodes, structure and microrelief was assessed too. The etching of carbon electrodes surface with oxygen plasma was performed and its impact on the capacitors electrical parameters and carbon electrode structure was evaluated. Mathematical modeling was used to theoretically estimate the influence of oxygen plasma to the supercapacitor carbon electrode surface microrelief. The anisotropic growth of carbon surface relief and isotropic surface erosion mechanism was theoretically explained. The impact mechanism of the acetylene content and plasmatron power to the carbon electrode structure and electrical parameters was qualitatively explained. The mechanism for understanding the influence of NiO content on the carbon electrodes to the supercapacitor electrical parameters and electrode structure was proposed.Vytauto Didžiojo universiteta