Fabrication of AC/CNTs electrodes for supercapacitors

In the last years many technological, economic and environmental aspects related to energy storage and delivery are gaining more and more importance: due to this fact, many efforts have been dedicated by the scientific community to the development of technologies suitable to address specific applications in these fields. Supercapacitors are electrochemical energy storage devices that, filling the gap between the high energy storage capability of batteries and the high power delivery of traditional capacitors, represent an important tool to meet the requirements of a range of applications that are not completely fulfilled by batteries and capacitors. The aim of this thesis is the fabrication of electrodes for supercapacitors based on mixtures of activated carbon and carbon nanotubes and the analysis of their performances through electrochemical characterization. The electrodes were further characterized in terms of mass loading of active material, apparent thickness and morphology. In particular, this study was concerned with the evaluation of the effects on the supercapacitor cell performances due to modifications of the experimental conditions of the fabrication process (namely, the thickness of the carbon layer, the chemical composition of the active layer or the electrolyte).

Negli ultimi anni molti degli aspetti tecnologici, economici e ambientali connessi all’accumulo e all’erogazione di energia stanno assumendo un’importanza sempre maggiore: per questo motivo, molti sforzi sono stati dedicati dalla comunità scientifica allo sviluppo di tecnologie adatte per soddisfare i bisogni di applicazioni specifiche legate a questi ambiti. I supercondensatori sono dispositivi elettrochimici di accumulo di energia che, trovandosi a metà tra l’alta capacità di accumulo di energia delle batterie e l’alta capacità di erogare potenza dei condensatori tradizionali, possono rappresentare un importante strumento per coprire quelle applicazioni le cui necessità non sono soddisfatte completamente da batterie e condensatori. Lo scopo di questa tesi è la fabbricazione di elettrodi per supercondensatori basati su miscele di carbone attivo e nanotubi di carbonio, l’analisi delle loro prestazioni attraverso caratterizzazione elettrochimica e morfologica, e la valutazione degli effetti sulle prestazioni e la struttura che hanno luogo quando alcune delle condizioni sperimentali della fabbricazione del supercondensatore (come ad esempio lo spessore dello strato di carbonio, la sua composizione chimica o il tipo di elettrolita) vengono modificate.