Introducción a los condensadores electroquímicos

Los condensadores electroquímicos (EC) también se conocen como supercondensadores y supercondensadores. Es un nuevo dispositivo de almacenamiento de energía entre un condensador y una batería. Los condensadores electroquímicos tienen capacidades específicas más altas que los condensadores tradicionales. En comparación con las baterías, tiene las ventajas de una mayor potencia específica, descarga instantánea de gran corriente, corto tiempo de carga, alta eficiencia de carga, ciclo de vida prolongado, sin efecto memoria y básicamente libre de mantenimiento. Por lo tanto, tiene un enorme valor de aplicación potencial en comunicaciones móviles, electrónica de consumo, vehículos eléctricos, aeroespacial y otros campos.

La unidad de un condensador electroquímico está formada por un par de electrodos, un diafragma y un electrolito. Un separador entre los dos electrodos bloquea la conducción de electrones e iones, y tanto el separador como los electrodos quedan impregnados de electrolito. Los principales materiales de electrodos utilizados en los condensadores electroquímicos son materiales de carbono, óxidos metálicos y polímeros conductores. Los materiales a base de carbono son actualmente los materiales de electrodos de supercondensadores de mayor éxito en la industrialización. La investigación reciente se centra principalmente en aumentar el área de superficie específica del material y controlar el tamaño de los poros y la distribución del tamaño de los poros del material. En la actualidad, los materiales a base de carbono incluyen principalmente polvo de carbón activado, fibra de carbón activado, aerogel de carbono, nanotubos de carbono, nanofibras de carbono, etc. Los materiales a base de carbono tienen un rendimiento estable y un precio bajo, pero la resistencia interna del electrodo es grande y no son adecuados para trabajar con alta corriente. Los óxidos metálicos se concentran principalmente en dióxido de rutenio (RuO2). Su conductividad es dos órdenes de magnitud mayor que la de los materiales a base de carbono, es estable en una solución de ácido sulfúrico y su capacitancia específica llega a 768 f/g. Actualmente es un material ideal para electrodos de óxido metálico, pero es alto. El precio limita su amplia aplicación. Por lo tanto, encontrar un material de electrodo con un rendimiento estable y un precio bajo se ha convertido en un tema candente en la investigación de condensadores electroquímicos.

Se descubrió que el Co(OH)2 se puede utilizar como material alternativo para condensadores electroquímicos. Su capacidad específica es inferior a 200 F/g y el proceso de preparación es complicado. El dopaje con Al puede mejorar las propiedades electroquímicas de los materiales activos y ayudar a mantener la estabilidad estructural de los materiales de los electrodos durante la carga y descarga. Por lo tanto, dopar Al en Co(OH)2 para formar un material de electrodo con una estructura de doble hidróxido de Co-Al mejorará las propiedades electroquímicas, como la capacidad específica y el ciclo de vida del supercondensador. Más importante aún, el uso de Co-Al. Reduzca los costos de fabricación y haga posibles aplicaciones a gran escala.