Tổng hợp vật liệu mangan điôxit và mangan điôxit pha tạp niken ôxit, graphene ôxit bằng phương pháp điện hóa và khảo sát đặc tính của vật liệu

Đồ án tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp này được thực hiện ở Bộ môn Công nghệ Điện hóa & Bảo vệ
Kim loại thuộc trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS. TS. Hoàng Thị Bích Thủy đã tận
tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này. Em
xin cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Điện hóa & Bảo vệ Kim loại đã cùng
giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất để em có thể hoàn thành tốt đồ án. Em cũng xin
gửi lời cảm ơn tới sự giúp đỡ của các anh chị, thầy cô ở Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện
Vệ sinh Dịch tễ Trung ương, cùng các bạn trong lớp Điện hóa K56 để em hoàn thành
đồ án tốt nghiệp.
Tuy được sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô nhưng do kiến thức và kỹ năng
nghiên cứu còn hạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi những điểm còn thiếu
sót hoặc chưa hợp lý. Do đó, em rất mong nhận được sự đánh giá, nhận xét và góp ý
của các thầy cô và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 02 tháng 06 năm 2016
Sinh viên thực hiện

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 1


Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................1
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................4

ƢƠN

N

N......................................................................................5

. . ác khái niệm ......................................................................................................5
1.1.1. T điện ............................................................................................................5
1.1.2. Siêu t

supercapacitor or ultracapacitor .......................................................5

1.1.3. Phân loại siêu t ..............................................................................................6
1.1.4. So sánh siêu t với t điện và nguồn điện hóa học .......................................12
.2. ác loại vật liệu điện cực ..................................................................................14
1.2.1. Vật liệu điện cực dùng cho t lớp kép EDLC ............................................14
1.2.2. Vật liệu điện cực cho t giả điện dung (pseudocapacitors) ..........................23
1.2.3. Polymer dẫn điện ..........................................................................................26
1.2.4. Điện cực t lai (Hybride) ..............................................................................30
1.3. Vật liệu mangan điôxit dùng cho siêu tụ .........................................................31
1.3.1. Phân loại theo cấu trúc của mangan đioxit ...................................................31
1.3.2. Tính chất của mangan đioxit.........................................................................38
1.3.3. Các phương pháp t ng hợp mangan đioxit ...................................................42
ƢƠN

2

N

M

ƢƠN

N

N

.......54

2.1. Thực nghiệm ......................................................................................................54
2.1.1. T ng hợp vật liệu mangan đioxit b ng phương pháp điện hóa ....................54
2.2. ác phƣơng pháp nghiên cứu ..........................................................................57
2.2.1. Phương pháp hiển vi điện tử quét SEM .....................................................57
2.2.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) .............................................................59
2.2.3. Phương pháp ph tán xạ tia X (EDS) ...........................................................61
2.2.4. Phương pháp quét thế vòng tuần hoàn CV ................................................61
2.2.5. Phương pháp quét thế ở dòng không đ i CP .............................................63
2.2.6. Phương pháp đo t ng trở (EIS) .....................................................................64

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp

ƢƠN

3 KẾT QUẢ

ẢO LUẬN .............................................................71

3.1. Tổng hợp vật liệu mangan đioxit pha tạp graphene oxit, niken oxit bằng
phƣơng pháp điện hóa ......................................................................................71
3.1.1. Đường cong phân cực ...................................................................................71
3.1.2. Đường cong dòng tĩnh ..................................................................................72
3.2.

ình thái cấu trúc và thành phần của vật liệu ...............................................73

3.2.1. Hình thái bề mặt của vật liệu ........................................................................73
3.2.2. Thành phần hóa học ......................................................................................75
3.3. Hoạt tính điện hóa của vật liệu tổng hợp ........................................................77
3.3.1. Đặc trưng CV và dung lượng riêng của vật liệu ...........................................77
3.3.2. Độ bền phóng nạp .........................................................................................85
3.3.3. T ng trở điện hóa của vật liệu ......................................................................87
3.3.4. Phóng nạp ở dòng không đ i ........................................................................89
3.4. Tổng hợp kết quả và giải thích cơ chế tích trữ năng lƣợng của vật liệu
mangan đioxit pha tạp graphene oxit, niken oxit ..........................................93

KẾT LUẬN ...............................................................................................................96
L

U THAM KHẢO .......................................................................................97

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 3

Đồ án tốt nghiệp

LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm đầu của thế kỷ 20, vấn đề cấp bách của các quốc gia trên thế giới
phải đối mặt là đáp ứng nhu cầu nguồn năng lượng khi dân số ngày càng tăng, các
nguồn nhiên liệu hóa thạch như dầu, than đá và các nguồn nhiên liệu khác ngày càng
suy giảm. Mặt khác, sự nóng lên toàn cầu và ảnh hưởng của nó cũng là vấn đề khiến
các nhà khoa học quan tâm. Những nguyên nhân trên đã thúc đẩy sự tìm kiếm nguồn
năng lượng thay thế. Đó là các nguồn năng lượng xanh như năng lượng mặt trời, gió,
nhiên liệu sinh học,… Bên cạnh nỗ lực tìm nguồn năng lượng mới là công cuộc tìm
kiếm thiết bị dự trữ năng lượng. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ và
thiết bị công nghệ số, sự nghiên cứu và phát triển vật liệu, thiết bị dự trữ năng lượng
đã thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học và trung tâm nghiên cứu của các
công ty, tập đoàn trên thế giới. Một trong những thiết bị dự trữ năng lượng ph biến đó
là nguồn điện. Vật liệu dùng cho nguồn gồm có mangan đioxit, kẽm, than hoạt tính,
rutin oxit…Trong đó mangan đioxit được dùng ph biến nhất.
Vật liệu mangan đioxit được ứng d ng nhiều trong các nguồn điện bởi những đặc
tính quan trọng như: tính dẫn điện tốt, tính chất điện hóa tương đối cao, dễ dàng t ng
hợp được b ng nhiều phương pháp, giá thành rẻ, nguồn nguyên liệu phong phú. Hơn
nữa, vật liệu này còn làm việc trong môi trường trung tính nên thân thiện với môi
trường. Tuy nhiên, mangan đioxit vẫn chưa đáp ứng được một số yêu cầu về kỹ thuật
chế tạo các nguồn năng lượng cao vì dung lượng riêng nhỏ và tu i thọ không cao. M c
tiêu của đồ án này là “Tổng hợp vật liệu mangan điôxit và mangan điôxit pha tạp
niken ôxit, graphene ôxit bằng phương pháp điện hóa và khảo sát đặc tính của vật
liệu”. Nh m tìm hiểu các loại vật liệu sử d ng cho siêu t và các phương pháp nh m
tăng dung lượng riêng của vật liệu.

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 4

Đồ án tốt nghiệp

ƢƠN

:

N

N

1.1. Các khái niệm
1.1.1. ụ điện
T điện là một linh kiện điện tử, tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được
ngăn cách bởi chất điện môi. Khi áp một điện thế giữa hai bề mặt sẽ xuất hiện điện
tích có cùng giá trị điện lượng nhưng trái dấu.
T điện không tự tạo ra điện năng mà nó chỉ tích trữ chúng, t điện có khả năng
phóng nạp rất nhanh. Về mặt lưu trữ năng lượng, t điện có phần giống với ắc quy.
Mặc dù cách hoạt động của chúng thì hoàn toàn khác nhau, nhưng chúng đều cùng
lưu trữ năng lượng điện. Ắc quy có 2 cực, bên trong xảy ra phản ứng hóa học để tạo
ra electron ở cực này và chuyển electron sang cực còn lại.
Các loại t điện:
 T điện phân cực.
 T điện không phân cực.
 T điện có trị số biến đ i.
 Siêu t điện.
1.1.2. Siêu tụ (supercapacitor or ultracapacitor)
Siêu t là loại t điện có khả năng tích trữ năng lượng lớn hơn
nhiều so với với t điện thông thường và phóng nạp trong thời gian ngắn hơn nhiều

so với ắc quy thông thường.
Siêu t có dung lượng cao với điện dung lớn hơn 1000 Fara ở 1,2 V. Nó thường
lưu trữ năng lượng trên một đơn vị khối lượng hoặc thể tích lớn hơn 10 đến 100 lần so
với t điện thông thường. Thời gian phóng nạp ngắn hơn, đồng thời số chu kỳ phóng
nạp cũng lớn hơn so với ắc quy thông thường (khoảng 10 lần).
Siêu t

được sử d ng trong các ứng d ng đòi hỏi nhiều chu kỳ, quá trình

phóng/nạp nhanh, thường là bộ phận bên trong: xe ô tô, xe buýt, xe lửa, cần cẩu và
thang máy, nơi chúng được sử d ng cho phanh hãm tái sinh một cơ chế ph c hồi năng
lượng trong quá trình phanh một chiếc xe hoặc hãm thang máy,… B ng cách chuyển
đ i động năng của nó thành một dạng năng lượng mà có thể được sử d ng ngay lập tức

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp

hoặc được lưu trữ cho đến khi cần thiết. Điều này trái ngược với các hệ thống phanh
thông thường, nơi động năng dư thừa được chuyển thành nhiệt do ma sát, do đó bị lãng
phí, năng lượng lưu trữ ngắn hạn hoặc sử d ng cho momen xoắn tức thời. Siêu t cũng
có thể được sử d ng để cung cấp năng lượng cho bộ nhớ dự phòng hoặc bộ nhớ tĩnh
truy cập ngẫu nhiên SRAM . Siêu t hoạt động dựa trên sử tích trữ năng lượng của
lớp kép hoặc của quá trình giả điện dung, cũng có thể kết hợp cả hai. Cả T điện lớp
kép và t điện giả điện dung không thể tách rời với nhau trong t ng giá trị điện dung
của một siêu t . Tuy nhiên, tỷ lệ của hai loại này có thể khác nhau rất nhiều, tùy thuộc
vào thiết kế của các điện cực và thành phần của chất điện phân. T sử d ng cơ chế giả

điện dung có thể làm tăng giá trị điện dung của chính lớp kép lên rất nhiều.
1.1.3. h n loại siêu tụ

Hình 1.1. P â loạ c c s êu tụ
Dựa trên cơ chế hoạt động ta chia siêu t điện thành ba loại:
+ Tụ l

(double-layer capacitor): Với điện cực cacbon hoặc các dẫn xuất của nó

có khả năng tích điện với điện dung lớp kép lớn hơn t giả điện dung.

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp

ả

+ Tụ

u

s u oc

c to

Với các điện cực làm b ng oxit kim

loại hoặc polymer dẫn với dung lượng của quá trình giả điện dung cao hơn nhiều so
với điện dung lớp kép.
+ Tụ l

y

T điện với điện cực đặc biệt mà tại đó có sự kết hợp tính chất của

cả điện dung lớp kép và t giả điện dung, như t điện lithium-ion.

L

:

(DL, cũng được gọi là lớp điện tích kép, EDL là một cấu trúc xuất hiện trên bề mặt
của một điện cực khi nó được nhúng trong một dung dịch chất điện li. Các điện cực có
thể là một hạt rắn, một bong bóng khí, chất lỏng giọt hoặc một vật liệu xốp. DL đề cập
tới hai lớp song song xung quanh điện cực. Lớp đầu tiên, các điện tích bề mặt (mang
điện dương hoặc âm , bao gồm các ion hấp ph vào bệ mặt điện cực do sự tương tác
hóa học. Lớp thứ hai gồm các ion tích điện trái dấu bị hút lên bề mặt thông qua các lực
culong với lớp đầu tiên sát bề mặt điện cực). Lớp thứ hai này được liên kết lỏng lẻo
với các điện cực. Nó được hình thành b ng các ion tự do di chuyển trong chất lỏng
dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn điện và chuyển động nhiệt chứ không được giữ cố
định. Do đó nó được gọi là "lớp khuếch tán".
Tóm lại, lớp kép có cấu tạo gồm hai lớp: Lớp dày đặc bên trong và lớp khuếch tán
bên ngoài. Các lớp này được coi như một t điện thông thường.

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 7

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.2. Cấu tạo l
Giá trị d2 ph thuộc nhiều vào bán kính nguyên tử và lớp vỏ Solvat hóa. Đây cũng là
độ dày của lớp dày đặc.
Tụ l

:
Là loại t điện có năng lượng lưu trữ chủ yếu b ng điện dung lớp kép. Trước đây

tất cả các t điện được gọi là “t lớp kép”. Các giá trị điện dung của lớp kép được xác
định bởi nguyên tắc lưu trữ như sau: Điện dung lớp kép lưu trữ năng lượng điện tại hai
lớp Helmholtz giữa bề mặt phân chia của điện cực và dung dịch điện li. Khoảng cách
của hai lớp này vào khoảng một vài angstrom (0,3-0,8 nm).

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp

Tóm lại, t điện hoạt động dựa trên sự tích điện không faraday non-Faraday ở
bề mặt phân chia giữa hai điện cực và dung dịch điện li loại điện cực làm b ng vật
liệu có tính chất này gọi là điện cực phân cực lý tưởng . Vì không có sự chuyển
điện tích qua bề mặt phân chia pha giữa dung dịch với điện cực nên siêu t loại này
mang tính chất t điện thuần túy. Thông thường muốn tăng dung lượng tích trữ của
siêu t lớp kép ta sử d ng các vật liệu xốp kích cỡ nanomet như carbon hoạt tính.

Điện tích được tích trong các lỗ xốp nhờ quá trình không Faraday. Tức là các điện
tích dương và âm tích lũy trên 2 bề mặt của t điện dưới dạng tĩnh điện hình 1.3 .
Hai bề mặt này được phân cách với nhau nhờ chất cách điện. Tuy nhiên điện thế
của nó nhỏ, khoảng thế từ 2-3V.

Hình 1.3. ấu tạo tụ l
Tụ

ả

u

Là t điện hoạt động dựa trên phản ứng Faraday có sự chuyển điện tích qua bề
mặt điện cực của chất hoạt động điện cực loại điện cực làm b ng vật liệu có tính
chất này được gọi là điện cực không phân cực lý tưởng . Hiện tượng giả điện dung
có thể được sinh ra do quá trình điện hấp ph của nguyên tử hydro hay nguyên tử
kim loại và các phản ứng oxi hóa khử của các dạng hoạt động điện khác. Một mặt,

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp

giả điện dung có thể nâng cao đáng kể dung lượng của siêu t . Mặt khác có thể làm
giảm tu i thọ của siêu t .
Siêu t giả điện dung là một phần của một t điện, kết hợp với một t điện hai lớp
EDLC để tạo ra một siêu t . Hai thành phần này không thể tạch rời trong cấu tạo của
một siêu t thông thường. Tuy nhiên, tùy thuộc vào từng thiết kế của các điện cực

chúng có thể có hiệu quả từng phần khác nhau trong t ng giá trị điện dung của siêu
t . Với cùng một diện tích bề mặt điện cực, t giả điện dung có thể có giá trị điện dung
cao hơn 100 lần so với điện dung lớp kép.
T giả điện dung có phản ứng hóa học ở điện cực, không giống như EDLC chỉ lưu
trữ điện tích tĩnh điện không có tương tác giữa các điện cực và các ion. T giả điện
dung có một hoặc nhiều electron dịch chuyển giữa dung dịch điện ly và điện cực,
chúng được loại bỏ vỏ solvat và hấp ph lên bề mặt điện cực. Các ion hấp ph không
có phản ứng hóa học với các nguyên tử của điện cực không có liện kết hóa học phát
sinh) vì chỉ có sự trao đ i điện tích diễn ra. Ở đây, electron chỉ đơn giản là bám vào
cấu trúc nguyên tử của một điện cực. Điều này lưu trữ năng lượng cảm ứng với phản
ứng oxi hóa khử làm cho phóng nạp nhanh hơn nhiều so với pin.
T giả điện dung điện hóa sử d ng điện cực oxit kim loại hoặc polymer dẫn có đặc
tính điện hóa. Lượng điện tích được lưu trữ trong t giả điện dung là tuyến tính tỷ lệ
thuận với điện áp sử d ng. Đơn vị của t giả điện dung là Fara.

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.4. Mô ì
(1.L p Helmholtz trong, 2.L

H l

l p
oltz

5. Ions hấp phụ ặc bi t (giả

t ê

n cực

oà , 3.L p khuếc t
u

, 6. P â tử u

, 4. Solv t

o ,

ô

Tụ l
Là loại t tích hợp cả tính năng của siêu t lớp kép cũng như siêu t giả điện
dung. Ch ng hạn như t điện Li-ion dung lượng lưu trữ cao hơn so với các t điện
lớp kép thông thường.

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp

1.1.4. So sánh siêu tụ v i tụ điện và ngu n điện hóa h c

a) Cấu tạo cơ bản
Sự

c

tc í

: T là một thiết bị được sử d ng để lưu trữ điện tích. Nó chỉ cơ

bản một sự lưu trữ điện tử giữa hai bản t . Năng lượng t điện trực tiếp tạo ra điện
trường giữa hai bản t . Một siêu t cũng được biết đến như một t điện hoặc một t
điện hai lớp. Một siêu t có xu hướng khác với một t điện thông thường do giá trị
điện dung của nó rất cao. Nó có đặc điểm trung gian giữa t điện nói chung và ắc quy.
Một t điện lưu trữ điện tích và có khả năng phóng bất cứ khi nào cần thiết. Nó
chặn DC và cho phép AC đi qua nó. Một t điện thường được tạo ra b ng cách sử
d ng hai tấm kim loại hoặc lá kim loại ngăn cách bởi một lớp cách điện gọi là vật liệu
điện môi. Một số loại vật liệu cách điện được ưa chuộng như: sứ, teflon, mica,
cellulose. Như vậy, một t điện có cấu tạo gồm hai bản cực được phân cách b ng một
chất điện môi.
Ngoài ra sự khác biệt giữa một t điện và một siêu t là siêu t dựa trên công nghệ
carbon. Do công nghệ carbon này, các siêu t có thể tạo ra một diện tích bề mặt rất
lớn. Không gian giữa hai bản t có thể tồn tại ngay cả với một khoảng cách tách biệt
vô cùng nhỏ. Độ dày cho phép của "điện môi" trong một siêu t là cực nhỏ. Do tính
chất xốp của carbon, diện tích bề mặt là rất lớn và cung cấp một điện dung rất cao.

Hình 1.5. Sơ ồ cấu t úc của một s êu tụ v
1. Đ n cực ươ

; 2. Đ n cực â

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

3. Tấ

c c
c c

n cực
n)

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp

b)

ật đ tích tr điện và th i gian phóng nạp
Siêu t có mật độ tích trữ điện cao và thời gian phóng nhanh hơn nhiều so với

pin và ắc quy. Trên lớp kép của các điện cực ph ng, mật độ điện tích thường nhận
thấy là 16 ÷ 50 µC/cm2. Giá trị trung bình 30 µC/cm 2 hoặc 30 µC/V.
Ngược lại, trong hầu hết các quá trình của ắc quy, các phản ứng oxi hóa khử
thường trao đ i một đến hai điện tử trên một nguyên tử đôi khi là ba đối với Al và
Bi . Do vậy, độ tích trữ điện tích của t điện hóa tính trên một đơn vị diện tích bề
mặt tiếp xúc chỉ b ng 20

hoặc 10

so với độ tích trữ điện tích của vật liệu oxi

hóa khử trong ắc quy. Vì vậy, mật độ năng lượng s n có của t về cơ bản là nhỏ
hơn so với ắc quy. Đây cũng là một hạn chế dễ thấy của t điện, nhưng bù lại t
điện hóa có chu kì sống và mật độ điện năng cao hơn. Mặt khác, có thể cải thiện
mật độ năng lượng tích trữ b ng cách sử d ng dung môi không phải là nước, cho
phép điện thế làm việc của t lên tới 3 hoặc 3,5 V.
ảng 1.1. So s

hông s

c ct ô

số ặc t ư

ụ điện

củ tụ

, s êu tụ và c uy

Siêu tụ

Ắc qu

Thời gian nạp điện

10-6 ÷ 10-3 giây

10 ÷ 30 giây

0,3 ÷ 3 giờ

Thời gian phóng điện

10-6 ÷ 10-3 giây

10 ÷ 30 giây

1 ÷ 1,5 giờ

Mật độ năng lượng

< 0,1

1 ÷ 10

20 ÷ 100

> 10 000

1000 ÷ 2000

50 ÷ 200

(Wh/kg)
Mật độ điện W/kg

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 13

Đồ án tốt nghiệp

Chu kì sống số lần

> 500 000

> 100 000

500 ÷ 2000

Hiệu suất phóng/nạp

~ 1,0

0,9 ÷ 0,95

0,7 ÷ 0,85

1.2. ác loại vật liệu điện cực
Điện cực siêu t nói chung là lớp phủ mỏng được kết nối điện với một kim loại
dẫn điện ra ngoài. Các điện cực phải có độ dẫn điện tốt, n định ở nhiệt độ cao, bền
hóa học, khả năng chống ăn mòn cao và diện tích bề mặt lớn trên mỗi đơn vị thể tích
và khối lượng. Ngoài ra, cần thân thiện với môi trường và chi phí thấp.
Dung lượng lớp kép cũng như giả điện dung được lưu trữ trên một đơn vị điện áp
trong một siêu t chủ yếu là ảnh hưởng bởi diện tích bề mặt điện cực. Do đó các điện
cực siêu t thường được làm b ng vật liệu xốp, có diện tích bề mặt lớn, ch ng hạn
như than hoạt tính. Ngoài ra, vật liệu điện cực còn có thể để thực hiện lưu giữ điện tích
trong quá trình Faraday nh m m c đích tăng dung lượng.

Các lỗ xốp của vật liệu điện cực có kích thước càng nhỏ thì giá trị điện dung và
mật độ năng lượng càng lớn. Tuy nhiên, kích thước lỗ xốp quá nhỏ thì lại làm
giảm mật độ năng lượng. Với các ứng d ng cần dùng dòng giới hạn cao yêu cầu kích
thước lỗ xốp bề mặt to và lỗ xốp bên trong nhỏ, trong khi các ứng d ng đòi hỏi phải có
mật độ năng lượng cao cần lỗ xốp có kích thước nhỏ.
1.2.1. Vật liệu điện cực dùng cho tụ l p kép (EDL )
Các vật liệu điện cực thông d ng nhất cho các siêu t điện là carbon với nhiều
dạng thù hình như: than hoạt tính (AC), carbon sợi vải (AFC), cacbua có nguồn gốc từ
cacbon (CDC),

carbon aerogel, graphite (graphene

oxit), graphane và ống

nanocacbon (CNTs).
Điện cực carbon dựa trên quá trình chủ yếu là tích điện lớp kép, mặc dù một lượng
nhỏ quá trình giả điện dung cũng có thể xảy ra tùy thuộc vào sự phân bố kích thước lỗ
xốp. Kích thước lỗ xốp ở cacbon thường dao động từ vi lỗ (nhỏ hơn 2 nm đến kích cỡ
micro (2-50 nm , nhưng chỉ vi lỗ (nhỏ hơn 2 nm mới góp phần vào quá trình giả điện
SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp

dung. Vì kích thước lỗ gần với kích thước vỏ solvat, phân tử dung môi được loại trừ và
các ion loại vỏ chỉ điền vào các lỗ xốp (ngay cả đối với các ion lớn).
a) Than hoạt tính
Than hoạt tính AC là nguyên liệu đầu tiên được chọn làm điện cực EDLC. Mặc

dù tính dẫn điện của nó là khoảng 0,003

các kim loại 1250 đến 2000 S/m), nhưng

nó là đủ cho siêu t điện. Than hoạt tính là một dạng cực kỳ xốp của cacbon với diện
tích bề mặt riêng lớn, 1 gram có diện tích bề mặt của khoảng 1.000 đến 3.000 m2
tương đương kích thước của 4-12 sân tennis. Một lượng lớn được sử d ng trong các
điện cực với nhiều lỗ xốp cho điện dung lớp kép lớn.
Carbon vô định hình CAC là vật liệu điện cực sử d ng nhiều nhất cho các siêu t
điện và có thể rẻ hơn so với các dẫn xuất carbon khác. Nó được sản xuất từ bột than
hoạt tính ép thành hình dạng mong muốn, tạo thành một khối với sự phân bố rộng với
kích thước lỗ xốp. Một điện cực với một diện tích bề mặt khoảng 1000 m2/g, cho điện
dung lớp kép khoảng 10 μF/cm2 và dung lượng 100 F/g.
Tính đến năm 2010 hầu như tất cả các siêu t điện thương mại sử d ng than hoạt
tính dạng bột làm từ vỏ dừa. Vỏ dừa sử d ng sản xuất than hoạt tính với nhiều vi lỗ
hơn than làm từ gỗ.
b) Sợi carbon hoạt tính
Sợi carbon hoạt tính ACF được sản xuất từ than hoạt tính và có đường kính
khoảng 10 micromet. Nó có thể có vi lỗ với kích thước rất hẹp và có thể được kiểm
soát dễ dàng. Diện tích bề mặt của AFC được dệt thành với khoảng 2500 m2/g. Ưu
điểm của điện cực AFC là điện trở dọc theo tr c sợi thấp và có sự liên kết tốt với nhau.
Đối với than hoạt tính, điện cực AFC cho thấy chủ yếu là điện dung lớp kép với một
số lượng nhỏ của giả điện dung do vi lỗ của nó.
Nghiên cứu chỉ ra r ng Các poly axit Amic

PAA , đã tạo ra thành công b ng

phương pháp điện quay ở điện áp từ 13 đến 15 kV, sản phẩm hình thành dạng mạng
màu vàng có sợi với đường kính 2-3 µm. Các mạng PAA sau đó được tạo ra với năng
suất khoảng 81%. Sau đó lưới đã được hóa thành than trong khoảng nhiệt độ 7001000°C dưới điều kiện khí nitơ 53 . Các mạng sợi cacbon hoạt động với cấu trúc vô

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 15


Đồ án tốt nghiệp

định hình và độ dẫn điện tương đối cao 2.5 S/cm ở 1000°C là một vật liệu có tiềm
năng cho các điện cực của t điện hai lớp điện (EDLC). Mạng lưới carbon đã được
hoạt hóa với hơi nước trong khoảng nhiệt độ từ 650-850°C cho diện tích bề mặt 9402.100 m2/g. Mạng carbon hoạt tính đã được thử nghiệm đo điện hóa như các điện cực
của EDLC với 30% trọng lượng, dung dịch KOH. Với dung lượng được xác định là
175 F/g ngay cả ở một mật độ cao 1000 mA/g [1].
c) Carbon aerogel

Hình 1.6. Một khối aerogel
Carbon aerogel là vật liệu có độ xốp cao, chất liệu siêu nhẹ có nguồn gốc từ một
gel hữu cơ mà trong đó các thành phần chất lỏng của gel đã được thay thế b ng một
chất khí. Nó cũng được gọi là "khói đóng băng".
Nhấn nhẹ nhàng trên aerogel thường không để lại bất kỳ dấu hiệu nhỏ nào, nếu
nhấn thêm mạnh sẽ để lại một vùng lõm vĩnh viễn. Nhấn vô cùng mạnh sẽ gây ra một
sự cố nghiêm trọng trong cấu trúc thưa thớt, khiến nó vỡ như thủy tinh. Mặc dù thực tế
nó rất dễ bị biến dạng, nhưng nó rất bền vững về mặt cấu trúc. Khả năng chịu lực của
nó là do các cấu trúc vi hình cây, trong đó các hạt có kích thước trung bình 2-5 nm)
được t với nhau thành c m. Những c m tạo thành một cấu trúc chuỗi ba chiều xốp,

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 16

Đồ án tốt nghiệp

với lỗ xốp chỉ dưới 100 nm. Kích thước trung bình và mật độ của các lỗ xốp có thể
được kiểm soát trong quá trình sản xuất.
Aerogel là một loại vật liệu mà 98,2

khí. Việc ít nguyên liệu rắn cho phép

aerogel để được gần như không trọng lượng, do sự khác biệt trong cấu trúc của
aerogel. Aerogel có một mạng lưới xốp vững chắc có chứa túi khí, với các túi khí
chiếm phần lớn không gian bên trong vật liệu. Aerogel cách nhiệt tốt vì nó gần như bị
vô hiệu hóa hai trong ba phương pháp truyền nhiệt đối lưu, dẫn nhiệt và bức xạ). Nó
cách điện rất tốt bởi vì chúng được cấu tạo gần như hoàn toàn từ một khí, và khí là
chất dẫn nhiệt rất kém.
Do nó hút ẩm tự nhiên, aerogel có đặc tính khô và hút ẩm rất mạnh mẽ. Người xử
lý aerogel trong thời gian dài nên đeo gang tay để ngăn chặn sự xuất hiện của các đốm
giòn khô trên da. Các màu sắc nhẹ nó có là do tán xạ Rayleigh ngắn hơn bươc
sóng của ánh sáng nhìn thấy bởi các cấu trúc hình cây có kích thước nano. Điều này
làm cho nó xuất hiện màu xanh khói chống lại nền đen và màu vàng chống lại nền
sáng.
Aerogel là một mạng lưới xốp mở. Sự khác biệt giữa một mạng lưới xốp mở và
một mạng lưới xốp kín là một mạng lưới xốp mở cho phép khí vào và ra các chất mà
không có giới hạn, trong khi một mạng lưới xốp kín giữ khí bên trong vật.
Điện cực Aerogel được thực hiện thông qua quá trình điện phân của resorcinolformaldehyde aerogel và có tính dẫn nhiều hơn than hoạt tính. Chúng cho phép các
điện cực mỏng và n định với độ dày trong khoảng vài trăm micromet và đồng nhất
với kích thước lỗ xốp. Điện cực Aerogel cũng có tính cơ khí và rung n định cho các
siêu t điện được sử d ng trong những môi trường có độ rung cao. Các nhà nghiên cứu
đã tạo ra một điện cực carbon aerogel với diện tích bề mặt riêng khoảng 400-1200
m2/g và dung lượng 104 F/cm3, năng suất 325 kJ/kg (90 Wh/kg và mật độ năng lượng
là 20 W/g.

Điện cực tiêu chuẩn aerogel cho thấy chủ yếu là điện dung lớp kép. Điện cực
Aerogel kết hợp với vật liệu composite có thể làm tăng thêm phần t giả điện dung cho
điện cực.

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp

d) Cacbua có nguồn gốc Carbon

Hình 1.7. Ảnh SEM củ

c u có

uồn gốc Carbon

Cacbua có nguồn gốc Carbon CDC , còn được gọi là carbon nanoporous, là một
họ của các vật liệu carbon có nguồn gốc từ cacbua, ch ng hạn như nhị phân cacbua
silic và titan cacbua, được chuyển hóa thành carbon tinh khiết qua phương pháp vật lý
ví d phân hủy nhiệt) hoặc hóa học ví d quá trình halogen . CDC có diện tích bề
mặt và đường kính lỗ xốp lớn, tăng dung lương giả điện dung b ng quá trình faraday
H2 hấp ph . Điện cực với cấu tạo lỗ xốp cho mật độ năng lượng cao hơn 75

so với

than hoạt tính thông thường.
Một ứng d ng của CDC là vật liệu hoạt động trong các điện cực cho các t điện

lớp kép, thường được gọi là siêu t điện hoặc t điện. Điều này được thúc đẩy nghiên
cứu bởi tính dẫn điện tốt của nó kết hợp với diện tích bề mặt lớn và khả năng kiểm
soát kích thước lỗ xốp cho phép phù hợp với độ xốp của điện cực carbon. Đặc biệt, khi
kích thước lỗ tiếp cận kích thước của ion trong chất điện phân đã loại bỏ vỏ solvat),
thì gia tăng đáng kể điện dung. Các vật liệu carbon dẫn điện giảm dung kháng trong
các thiết bị siêu t và tăng cường khả năng sàng lọc, lưu giữ. Tối đa hóa mật độ dòng
nạp và dung lượng lưu trữ của điện cực CDC xốp.

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.8. Mô ì

chuyể c c o vào t o

lỗ

Khả năng hạn chế việc các ion hòa tan trong lỗ xốp, ch ng hạn như khi chúng có
mặt trong CDC. Khi kích thước lỗ xốp gần với kích thước của vỏ solvat, các phân tử
dung môi được loại bỏ, dẫn đến khả năng nạp ion lớn hơn và tăng khả năng lưu trữ.

Hình 1.9. íc t ư c lỗ xố c o c c t ền tố c c u

c

u

Điện cực CDC đã được chứng minh với dung lượng lên đến 190 F/g trong chất
điện phân dung dịch nước và 180 F/g trong chất điện phân hữu cơ [2]. Các giá trị điện
dung cao nhất được thấy phù hợp với mối quan hệ ion/lỗ xốp. Tuy nhiên, lỗ xốp nhỏ,
đặc biệt là khi kết hợp với đường kính hạt lớn, gây ra thêm một hạn chế khuếch tán di
SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 19


Đồ án tốt nghiệp

chuyển ion trong quá trình phóng/nạp. Sự ph biến của mesopores trong cơ cấu CDC
cho phép các ion dễ di chuyển qua nhau hơn trong quá trình nạp và phóng, cho phép
vận tốc quét nhanh hơn và cải thiện khả năng xử lý tốc độ [3]. Ngược lại, việc sử d ng
các tiền chất hạt nano carbide, lỗ xốp nhỏ hơn cho phép đặc tính điện giải cao, dẫn đến
phóng nhanh hơn và mật độ năng lượng cao hơn.
Tính đến năm 2015, một siêu t CDC cung cấp một mật độ năng lượng 10,1
Wh/kg, 3.500 F điện dung và hơn một triệu chu kỳ phóng/nạp.
e) Graphene oxit

Hình 1.10. Mô ì

cấu tạo Graphene oxit

Graphene oxit là một vật liệu có hình ảnh giống như mạng lưới t ong ở kích
thước nguyên tử được tạo thành từ các nguyên tử carbon. Mỗi nguyên tử có bốn liên
kết, ba liên kết ζ với mỗi nguyên tử xung quanh và một liên kết π được định hướng ra
ngoài. Mỗi một cấu trúc này là khoảng 1,42 Å.

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 20


Đồ án tốt nghiệp

Graphene oxit thường là một tấm dày cỡ một nguyên tử, với các nguyên tử sắp xếp
theo hình l c giác liên t c chúng cũng được gọi là "giấy nanocomposite".
Graphene oxit có diện tích bề mặt riêng là 2630 m2/g mà về mặt lý thuyết có thể
cho một điện dung là 550 F/g. Ngoài ra, một lợi thế của graphene oxit trên than hoạt
tính là độ dẫn điện của nó cao hơn. Tính đến năm 2012, những thay đ i mới trong việc
sử d ng graphene oxit cho các ứng d ng di động trực tiếp như các điện cực mà không
cần thu hồi lại. Một siêu t graphene oxit dựa trên việc sử d ng các tấm graphene oxit
đặt song song với nhau, tạo thành một cấu trúc cho phép các ion di chuyển vào khoảng
giữa hai tấm (trong dung dịch điện giải) với điện áp lên đến 4 V. Khi đó mật độ năng
lượng là 85,6 Wh/kg 308 kJ/kg tại nhiệt độ phòng, b ng với pin nickel metal hydride
NiMH thông thường, nhưng công suất lớn hơn 100 – 1000 lần.
Các cấu trúc hai chiều của graphene oxit cải thiện khả năng phóng và nạp. Hạt
mang điện được hướng theo chiều dọc có thể nhanh chóng di chuyển vào hoặc ra khỏi
các cấu trúc sâu bên trong của các điện cực, do đó làm tăng dòng. T như vậy có thể
phù hợp cho các ứng d ng lọc tần 100/120 Hz, mà là không thể tiến hành với các siêu
t điện sử d ng vật liệu carbon khác.

f) Ống nano Carbon

Hình 1.11. Mô ì

cấu t úc Ống nano Carbon

Ống nano carbon CNTs , cũng được gọi là buckytubes, là carbon phân tử với
một cấu trúc nano hình tr . Nó có một cấu trúc rỗng với những bức tường hình thành
bởi tấm dày nguyên tử graphene oxit. Những tấm Graphene oxit được cuộn vào hình

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 21


Đồ án tốt nghiệp

thành nên cấu trúc ống. Các ống nano được phân loại thành các ống nano đơn vách
(SWNTs) hoặc ống nano đa vách MWNTs . Sau đó có một hoặc nhiều ống bên ngoài
liên t c bao quanh một SWNT. SWNTs có đường kính khác nhau, từ 1 đến 3
nm. MWNTs được dày hơn b ng những đường ống đồng tr c, cách nhau khoảng 0,34
nm, nó gần với khoảng cách của các lớp graphene oxit các lớp graphene oxit song
song trình bày ở trên .
Các ống nano có thể phát triển theo chiều dọc trên bề mặt, ch ng hạn như một wafer
silicon. Độ dài điển hình từ 20 đến 100 mm. Ống nano carbon có thể cải thiện hiệu
suất t , do diện tích bề mặt rất lớn và độ dẫn điện cao.
SWCNTs dựa trên siêu t điện với dung dịch nước gần đây đã được nghiên cứu
một cách hệ thống trong trường Đại học Delaware của nhóm Prof.Bingqing Wei. Li et
al [10]. Lần đầu tiên, phát hiện ra r ng tác động của kích thước ion và wettability điệnđiện giải là những yếu tố chi phối ảnh hưởng đến hoạt động điện hoá linh hoạt của
SWCNTs, siêu t điện trong chất điện phân trong dung dịch khác nhau 1M với các
anion và các cation khác nhau. Các kết quả thử nghiệm cũng cho thấy r ng siêu t linh
hoạt, nó được đưa ra để cải thiện các dung dịch điện giải cho siêu t CNT.
CNT có khả năng lưu trữ như than hoạt tính trên mỗi đơn vị diện tích bề mặt,
nhưng bề mặt ống nano được sắp xếp đều khắp hơn trong một đơn vị nhất định, cung
cấp wettability hơn. SWNTs có diện tích bề mặt riêng cao 1315 m 2/g, trong khi đó
MWNTs thấp và được xác định bởi đường kính của ống và mức độ sắp xếp, so với

diện tích mặt b ng khoảng 3000 m 2/g của carbon hoạt tính. Tuy nhiên, CNTs có điện
dung cao hơn so với các điện cực than hoạt tính.
Ví dụ: 102 F/g cho MWNTs và 180 F/g cho SWNTs.
MWNTs có cấu trúc đó cho phép các ion dễ dàng xâm nhập vào bề mặt phân chia
pha giữa dung dịch điện giải và bề mặt điện cực (lớp kép . Khi kích thước lỗ xốp gần
với kích thước của vỏ ion solvat, các phân tử dung môi bị tước một phần, dẫn đến khả
năng sắp xếp ion lớn hơn và tăng khả năng lưu trữ cảm ứng. Tuy nhiên, khối lượng
thay đ i đáng kể trong quá trình đan xen, lặp đi lặp lại làm giảm sự n định cơ học của
nó. Để khắc ph c điểm này, người ta đã nghiên cứu để làm tăng diện tích bề mặt, độ

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 22


Đồ án tốt nghiệp

bền cơ học, độ dẫn điện và n định hóa học. Theo cơ chế tích trữ điện tích của siêu t
lớp kép thì diện tích bề mặt đóng vai trò quan trọng và kích thược lỗ xốp ảnh hưởng
đáng kể đến dung lượng cũng như khả năng phóng nạp của siêu t . Nếu đường kính
của các lỗ xốp nhỏ thì việc di chuyển của các ion có bán kính lớn gặp khó khăn, kết
quả là dung lương riêng của t giảm.
Nh m nâng cao hoạt tính điện hóa của vật liệu điện cực Cacbon, đến nay đã có
những nghiên cứu mới trong việc sử d ng vật liệu hệ composite của Cacbon với các
chất khác thường là các ion kim loại .
1.2.2. Vật liệu điện cực cho tụ giả điện dung (pseudocapacitors)
T giả điện dung với quá trình chuyển điện tích quá trình Faraday luôn luôn xuất
hiện trong lớp kép của điện cực carbon, nhưng quá trình giả điện dung trong điện cực
EDLC là tương đối thấp. Điện cực giả điện dung có bề mặt có khả năng đạt được quá
trình cảm ứng đủ để phần giả điện dung lớn. Điện cực t giả điện dung là tại bề mặt

điện cực đó không có quá trình điện dung hai lớp xảy ra.
Các nghiên cứu cho thấy các điện cực của các oxit kim loại chuyển tiếp có một
lượng lớn các dung lượng giả điện dung. Các oxit kim loại như RuO2, NiO, Co3O4,
MnO2, IRO2, Fe3O4,… Hoặc các sulfua như Titan Sulfide (TIS2), chúng có thể được
dùng riêng lẻ hoặc kết hợp với nhau để tạo ra quá trình Faraday chuyển electron mạnh
mẽ với điện trở thấp.
Các Oxit rẻ hơn của sắt, vanadi, niken và coban đã được thử nghiệm trong dung
dịch chất điện phân, nhưng không chất nào được nghiên cứu nhiều như mangandioxi
(MnO2). Tuy nhiên, không loại nào trong số các oxit được sử d ng thương mại.

a) Rutheni đioxit
Rutheni đioxit kết hợp với H2SO4 cung cấp điện dung 720 F/g và mật độ năng
lượng cao 26,7 Wh/kg (96,12 kJ/ kg).
Quá trình phóng/nạp diễn ra trong khoảng điện thế là 1,2 V mỗi điện cực. Với điện
dung khoảng 720 F/g cao hơn so với điện dung lớp kép sử d ng điện cực than hoạt

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 23


Đồ án tốt nghiệp

tính khoảng 100 lần. Những điện cực kim loại chuyển tiếp cho thấy tính thuận nghịch
tuyệt vời, với hàng trăm ngàn chu kỳ. Tuy nhiên, ruthenium đắt tiền và điện thế 2,4 V
làm cho t này bị hạn chế. Các ứng d ng của nó cho các ứng d ng quân sự và không
gian. Das et.al báo cáo giá trị điện dung cao nhất (1715 F/g) của ruthenium oxide dựa
trên siêu t với điện cực oxit ruthenium xốp lên những ống CNTs trên tấm điện cực
mỏng (Ref Nano Lett., 2009, 9, trang 677-683) [4].
Trong năm 2014 một siêu t RuO2 dựa trên bọt graphene oxit đạt được dung lượng

riêng 502,78 F/g và dung lượng chứa trên bề mặt là 1.11 F/cm2, từ đó thu được mật độ
năng lượng 39,28 Wh/kg và mật độ năng lượng 128,01 kW/kg trong 8000 chu kỳ với
hiệu suất không đ i. T hợp này là một cấu trúc nano ba chiều của RuO2.5H2O trên bọt
graphene oxit và ống nano carbon (CNT) lai nhau. Các bọt graphene oxit được phủ bởi
mạng lưới hỗn hợp của hạt nano RuO2 và CNTs.
Khi tích trữ điện tích xảy ra quá trình điện hấp ph và trao đi điện tử làm thay
đ i trạng thái oxi hóa theo phản ứng:
RuO2 + xH+ + x e- ↔ RuO2-x(OH)x
Giá trị của x trong khoảng 0

x

(1.1)

2. Sự thay đ i liên tiếp của x trong quá trình cài

và giải cài chịu ảnh hưởng của sư hấp ph ion H+ theo phương trình Frumkin:
lnC0P
Trong đó:

V: thể tích chất bị hấp ph .
Vm: thể tích hấp ph cực đại.
P: áp suất chất bị hấp ph ở pha khí.
Co: nồng độ chất bị hấp ph .

Khảo sát quét thế tuần hoàn cho thấy vật liệu này có tính thuận nghịch. Tuy
nhiên, rutini đioxit có giá thành đắt, độc hại với sức khỏe, đòi hỏi phải hoạt động
trong môi trường axit mạnh, vì vậy khó có thể thương mại hóa.

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 24


Đồ án tốt nghiệp

b) Niken oxit
Để tận d ng lợi thế của cả điện dung lớp kép và điện dung giả điện dung, nhiều
vật liệu composite gồm than hoạt tính và oxit kim loại đã được tiến hành nghiên
cứu như vật liệu điện cực cho t điện hóa. Nhiều nghiên cứu gần đây đã tập trung
trên các oxit kim loại chuyển tiếp rẻ. Các vật liệu niken oxit đã tạo ra với nhiều lợi
ích lớn như chi phí thấp, ít độc và thân thiện với môi trường. Niken oxit còn có
nhiều ứng d ng khác. Tuy nhiên, điện cực niken oxit lại có điện trở suất lớn, điều
đó làm giảm khả năng ứng d ng thực tiễn của nó cho siêu t .
Điện cực dùng cho siêu t với niken oxit có thể thu được b ng cả hai phương
pháp: hóa học và điện hóa. Các cách chuẩn bị khác nhau dẫn đến các hình thái khác
nhau của oxit niken, điều đó ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính điện hóa của vật liệu.
Người ta nhận thấy giá trị cao nhất của dung lượng thu được với niken oxit là
một màng mỏng (màng oxit niken được t ng hợp b ng cách kết tủa điện hóa của
Ni(OH)2 sau đó được xử lý nhiệt trong không khí ở nhiệt độ khác nhau 200600°C . Cấu trúc và đặc tính điện hóa được nghiên cứu bởi phương pháp cyclic
voltammetry, nhiễu xạ tia X XRD và X-ray hấp th quang ph (XAS). Kết quả XRD
cho thấy các oxit niken thu được ở 250°C hoặc cao hơn có cấu trúc tinh thể NiO. Dung
lượng riêng của các oxit ph thuộc vào nhiệt độ xử lý, giá trị dung lương lớn nhất ở
300°C. Kết quả XAS cho thấy r ng, các niken oxit không cân b ng hóa học (Ni 1 - xO)
gần với cấu trúc niken oxit cân b ng hóa học, với sự gia tăng nhiệt độ có tác động hồi
ph c khiếm khuyết. Bản chất khiếm khuyết của niken oxit có thể được sử d ng để cải
thiện dung lượng riêng của nó cho ứng d ng siêu t .) [5,6,7].
Hình thái bề mặt của niken oxit là nanoflake người ta thấy vật liệu cho dung
lượng khá tốt

[8]

. Oxit niken xốp cũng được coi là vật liệu điện cực cho t điện

không đối xứng [9].
Dạng màng mỏng NiO có thể được tạo ra b ng kĩ thuật sol-gel hay phương
pháp điện kết tủa. Tuy nhiên vật liệu này có điện thế làm việc nhỏ.

SVTH: LÊ ĐỨC MẠNH – NGUYỄN VĂN HUỲNH

Trang 25