Title
Sinteza, karakterizacija i modelovanje fleksibilnih superkondenzatora
Creator
Laušević, Petar, 1984-
CONOR:
82527497
Copyright date
2021
Object Links
Select license
Bez licence - direktna primena zakona
License description
Ako ne izaberete neku od licenci, vaše zaštićeno delo može biti korišćeno samo u okviru opštih ograničenja autorskih prava. Na taj način ne dozvoljavate komercijalno ni nekomercijalno korišćenje, naročito reprodukciju, distribuciju, emitovanje, dostupnost i obradu dela. Izbor Creative Commons (CC) licence promoviše diseminaciju vašeg dela. Za više informacija: http://creativecommons.org.rs/licence
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 24.12.2021.
Other responsibilities
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Elektrotehnički fakultet
Alternative title
Design, characterization, and modeling of flexible supercapacitors
Publisher
[P. Laušević]
Format
IV, 86 listova
description
tehničke nauke, elektrotehnika
- energetska elektronika
description
technical sciences, electrical engineering - power electronics
Abstract (sr)
Superkondenzatori su uređaji za skladištenje energije sa mnogo većom gustinom
energije od klasičnih kondenzatora dok znatno brže skladište i predaju energiju potrošaču u
poređenju sa baterijama. Mogu da trpe znatno veći broj ciklusa punjenja/pražnjenja bez opadanja
kapacitivnosti, tj. imaju mnogo duži vek trajanja od baterija. U okviru ove disertacije razvijen je
nov fleksibilni samonosivi uglјenični tanak film za elektrode superkondenzatora sa velikom
zapreminskom i površinskom kapacitivnošću. Povećanje kapacitivnosti postiže se uvođenjem
kanala u uglјenični tanak film korišćenjem tehnologije jonskih tragova (ion-track technology). U
prvom koraku sinteze, latentni tragovi se utiskuju u polazni polimer bombardovanjem brzim i
teškim jonima. U sledećem koraku cilindrični kanali se formiraju selektivnim hemijskim ecovanjem
duž ovih tragova. Naknadnom karbonizacijom i aktivacijom, dobijaju se fleksibilne elektrode od
aktiviranog ugljenika velike specifične površine. Razvijeni novi materijal nazvan je aktivirani
ugljenk sa jonskim tragovima (Activated Ion-Track Carbon A-ITC). Od serije sintesanih uzoraka,
najveću površinsku (494 mF/cm2), zapreminsku (224 F/cm3) i gravimetrijsku (178 F/g)
kapacitivnost ima uzorak hemijski ecovan u dužini od 40 min. Kao posledica formiranja kanala
povećana je brzina superkondenzatora dok je tokom testiranja od 10 000 ciklusa punjenja i
pražnjenja pokazana izuzetna stabilnost kapacitivnosti. Kroz ovu disertaciju istaknut je značaj
interdisciplinarnog pristupa koji povezuje znanja iz nauke o materijalima i elektrohemije sa
elektrotehnikom zarad dizajna novih uređaja za buduće primene u fleksibilnoj elektronici. Posebna
vrednost ovog doktorata je razvijeni laboratorijski prototip fleksibilnog kondenzatora sa A-ITC
elektrodama.
Abstract (en)
Supercapacitors are energy storage devices with a much higher energy density
than conventional capacitors and much faster storage and delivery of energy to the consumer
compared to batteries. They can endure a significantly larger number of charge/discharge cycles
without a decrease in capacitance, ie. they have a much longer lifespan then batteries. Within this
dissertation, a new flexible self-supporting carbon thin film for supercapacitor electrodes with large
volumetric and areal capacitance has been developed. The increase in capacitance is achieved by
introducing channels into the carbon thin film using ion-track technology. In the first step of the
synthesis, latent traces are imprinted into the starting Kapton polymer by bombardment with swift
and heavy ions. In the next step, cylindrical channels are formed by selective chemical etching
along these traces. With subsequent carbonization and activation, flexible activated carbon
electrodes with large specific surface area are obtained. The developed new material is called
Activated Ion-Track Carbon (A-ITC). Of the series of synthesized samples, the largest areal (494
mF/cm2), volumetric (224 F/cm3) and gravimetric (178 F/g) capacitance was obtained for the
sample chemicaly etched for 40 min. As a consequence of the formation of channels, the speed of
the supercapacitor was increased, while during the testing of 10 000 charge and discharge cycles,
exceptional capacitance stability was shown. Through this dissertation, the importance of an
interdisciplinary approach that combines knowledge from materials science and electrochemistry
with electrical engineering for the design of new devices for future applications in flexible
electronics is emphasized. A special value of this doctorate is the developed laboratory prototype of
a flexible capacitor with A-ITC electrodes.
Authors Key words
skladištenje energije, superkondenzatori, fleksibilna elektronika, impedansa,
tehnologija jonskih tragova, zavisnost od temperature
Authors Key words
energy storage, supercapacitors, flexible electronics, impedance, ion-track technology,
temperature dependance
Classification
621.3.053:66.017(043.3)
Type
Tekst
Abstract (sr)
Superkondenzatori su uređaji za skladištenje energije sa mnogo većom gustinom
energije od klasičnih kondenzatora dok znatno brže skladište i predaju energiju potrošaču u
poređenju sa baterijama. Mogu da trpe znatno veći broj ciklusa punjenja/pražnjenja bez opadanja
kapacitivnosti, tj. imaju mnogo duži vek trajanja od baterija. U okviru ove disertacije razvijen je
nov fleksibilni samonosivi uglјenični tanak film za elektrode superkondenzatora sa velikom
zapreminskom i površinskom kapacitivnošću. Povećanje kapacitivnosti postiže se uvođenjem
kanala u uglјenični tanak film korišćenjem tehnologije jonskih tragova (ion-track technology). U
prvom koraku sinteze, latentni tragovi se utiskuju u polazni polimer bombardovanjem brzim i
teškim jonima. U sledećem koraku cilindrični kanali se formiraju selektivnim hemijskim ecovanjem
duž ovih tragova. Naknadnom karbonizacijom i aktivacijom, dobijaju se fleksibilne elektrode od
aktiviranog ugljenika velike specifične površine. Razvijeni novi materijal nazvan je aktivirani
ugljenk sa jonskim tragovima (Activated Ion-Track Carbon A-ITC). Od serije sintesanih uzoraka,
najveću površinsku (494 mF/cm2), zapreminsku (224 F/cm3) i gravimetrijsku (178 F/g)
kapacitivnost ima uzorak hemijski ecovan u dužini od 40 min. Kao posledica formiranja kanala
povećana je brzina superkondenzatora dok je tokom testiranja od 10 000 ciklusa punjenja i
pražnjenja pokazana izuzetna stabilnost kapacitivnosti. Kroz ovu disertaciju istaknut je značaj
interdisciplinarnog pristupa koji povezuje znanja iz nauke o materijalima i elektrohemije sa
elektrotehnikom zarad dizajna novih uređaja za buduće primene u fleksibilnoj elektronici. Posebna
vrednost ovog doktorata je razvijeni laboratorijski prototip fleksibilnog kondenzatora sa A-ITC
elektrodama.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.