Efecto de la Temperatura en la Capacitancia de Supercapacitores de Nanotubos de Carbono

Se investigó a fondo el efecto de la temperatura en la cinética y el mecanismo de difusión de los iones en un supercapacitor ensamblado con electrodos de película de nanotubos de carbono de pared simple (SWNT) y un electrolito orgánico. Se observó un rendimiento mejorado a temperatura ambiente del supercapacitor debido a los efectos combinados de un aumento en la conductividad de las películas de SWNT y modificaciones en la superficie de las películas de SWNT al calentar y enfriar repetidamente el supercapacitor entre las temperaturas de 25 y 100 °C. Se utilizó un circuito equivalente de Randles modificado para llevar a cabo un análisis extenso de los espectros de Nyquist medidos a diferentes temperaturas entre 25 y 100 °C con el fin de comprender los fundamentos de las variaciones capacitivas y resistivas en el supercapacitor. Los resultados experimentales y su exhaustivo análisis tendrán un impacto significativo no solo en la comprensión fundamental de las propiedades interfaciales dependientes de la temperatura del electrodo/electrolito, sino también en el diseño de supercapacitores con materiales de electrodo apropiados para numerosas aplicaciones industriales y de consumo. El supercapacitor con electrodos de película de SWNT fue capaz de soportar densidades de corriente de hasta 100 A/g, obteniendo valores de densidad de potencia específica eminentes de aproximadamente 55 kW/kg. El ciclo de carga-descarga galvanostático ultralargo de más de 200,000 ciclos con una densidad de corriente constante de 20 A/g a 25 y 100 °C, respectivamente, mostró una excelente estabilidad en la capacitancia con más del 80% de eficiencia. El uso de un supercapacitor de este tipo potencialmente permite avances significativos en el almacenamiento de energía de respaldo y aplicaciones de alta potencia de pulso.