Современная электроника №7/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 7 / 2024 ется распространённой пищевой добав- кой, естественным окислительно-вос- становительным кофактором, хорошо известным как витамин B 2 . Ранее RF использовался в качестве катодного материала в литий-ионных батареях и анодного материала в водных окис- лительно-восстановительных батаре- ях. В сравнении со стандартным водо- родным электродом (SHE) при pH = 0 обе составляющие АКБ СЭС демонстри- руют окислительно-восстановитель- ные реакции, что сделало их хорошим выбором для анодных материалов в электролитах. В данном случае задей- ствован водный раствор гидросульфа- та натрия (NaHSO 4 , E514), представляю- щий пищевую соль с незначительной кислотностью, это означает, что про- тоны и катионы с наибольшей под- вижностью в воде активно использу- ются для транспортировки заряда. Все измерения проводились с композита- ми малых молекул IC и RF, смешан- ными с AC. На рис. 4 показана цикли- ческая ВАХ композитов IC/AC и RF/AC при уровне 5 мВ/с. Зарядно-разряд- ная ёмкость IC/AC и RF/AC не демон- стрирует значительного ухудшения в течение 6 циклов, при этом разрядная ёмкость составляет ≈ 26 и 36 мА∙ч∙г –1 для IC/AC и RF/AC соответственно. На рис. 5 представлены циклические вольтам- перограммы RF/AC при различных скоростях сканирования. Ёмкость ком- позитов RF/AC определяется измере- ниями гальваностатической зарядки- разрядки при токе 0,8 А∙г –1 (см. рис. 5). При этом материалы RF/AC демонстри- руют превосходное сохранение ёмко- сти при увеличении скорости зарядки, таким образом, быстрая зарядка воз- можна. Кроме того, RF/AC показывает небольшое увеличение ёмкости в тече- ние 50 циклов зарядки-разрядки при 0,8 А∙г –1 , достигая значения ≈ 25 мА∙ч∙г –1 . Эффект объясняется перестройками в материале во время зарядки-разряд- ки, что приводит к лучшей доступно- сти окислительно-восстановительных центров. Эффективность в течение 50 циклов остаётся высокой, выше 98% [9]. Материал IC подвергается одноэтап- ному процессу двухэлектронного вос- становления, тогда как RF подвергает- ся восстановлению в 2 этапа. Кривые гальваностатической зарядки-разряд- ки подтверждают наблюдаемые тен- денции. Гальваностатическая заряд- но-разрядная способность композита RF/AC при различных скоростях заряд- ки представлена на рис. 6. Относитель- но высокая разрядная ёмкость RF/AC и более низкий потенциал домини- рующего пика/плато сделали данный материал предпочтительным выбо- ром в качестве анода. На рис. 7 пред- ставлена готовая батарея, подключён- ная в электрическую цепь. Полная АКБ собиралась в разряженном состоянии. EA и Q – пищевые ингредиенты, протестированные как потенциаль- ные катодные материалы. Все изме- рения проводились с композитами малых молекул EA и Q, смешанными с AC. Хотя Q/AC демонстрирует окис- лительно-восстановительную актив- ность (ОВА) около 0,5 В по сравнению с Рис. 11. Эксперимент с двумя картофелинами, последовательно подключёнными в электрическую цепь Рис. 9. ВАХ заряженной батареи при различных скоростях сканирования Рис. 10. Гальваностатические зарядно-разрядные способности АКБ СЭС при токе 240 мкА (вверху) и 48 мкА (внизу). 0.0 –1.5 –1.0 –0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 10 мВ*с –1 5 мВ*с –1 2 мВ*с –1 1 мВ*с –1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Потенциал, B (с RF) Ток, мА*г -1 0 0 0.60 0.60 0.64 0.64 0.68 0.68 0.72 0.72 0.76 0.76 0.80 0.80 20 250 40 300 60 450 80 600 100 750 120 900 240 мкА 48 мкА Время, с Время, с Потенциал, В Потенциал, В