Evaluación de cátodos de carbón activado (CA) para su aplicación en supercapacitores de CA-PEDOT

Abstract

En este trabajo se aborda la preparación de electrodos de carbón activado (electrodo negativo) como material supercapacitor con el objetivo de mejorar las características de conducción del material, permitiendo al supercapacitor un desempeño más eficiente y con una mayor capacidad de almacenamiento de energía. El carbón activado tiene un área de superficie elevada, tiene una gran conductividad eléctrica, es de bajo costo y tiene una elevada estabilidad química, por lo que es un material ampliamente utilizado en la fabricación de supercapacitores. Los electrodos se preparan sobre un colector de corriente de aluminio mediante la técnica de casting, electrodos al 5, 10 y 15% en peso de Fluoruro de polivinilideno -co- hexafluoropropileno (PVDF-HFP) como binder respecto al carbón activado. A su vez se realizaron electrodos positivos en polietildioxitiofeno (PEDOT) lo que se llevó a cabo por medio de una electropolimerización sobre una superficie de negro de carbón en un colector de corriente de Al. Se realizaron caracterizaciones electroquímicas por voltamperometría cíclica, carga y descarga a corriente constante, y pruebas de Espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) en una celda de prueba tipo Swagelock a tres electrodos. Se estudió el comportamiento de la capacitancia a distintos porcentajes de agente conductor y de agente aglutinante, así como la influencia del tratamiento térmico atmosférico sobre los cátodos de carbón activado. Los resultados más favorables fueron obtenidos con un porcentaje de carbón activado de 10% y una temperatura de 200°C, demostrando que un tratamiento térmico puede favorecer la generación de mesoporos, los cuales permiten una mejor interacción entre las cargas presentes en el electrolito con el cuerpo del electrodo favoreciendo así la capacitancia de la doble capa. Dichos electrodos presentaron un máximo de 220 mF/cm2 a 10mVs. Se ensambló un supercapacitor híbrido CA-PEDOT, al cual se le realizan pruebas de caracterización electroquímica como lo es impedancia.