Effect of Supporting Electrolyte on Capacitance and Impedance Properties of Electrodeposited PEDOT/ERGO Electrodes for Supercapacitor

Abstract

In this study, the ability of Poly (3,4-ethylenedioxythiophene)/electrochemically reduced graphene oxide (PEDOT/ERGO) electrodes for supercapacitors to store electrical energy is studied. PEDOT/ERGO electrodes are produced using a simple two-step electrochemical method that involves electrochemically reduction of graphene oxide, and then PEDOT is electrochemically deposited onto the ERGO in different electrolyte solutions. Electrochemical techniques such as cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge discharge (GCD), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) are utilized to investigate the electrochemical characteristics of PEDOT/ERGO electrodes produced in different electrolyte systems including 0.1 M lithium perchloride/acetonitrile (LiClO4/ACN), tetraethylammoniumtetrafluoroborate/acetonitrile (Et4NBF4/ACN), and tetrabutylammonium hexaflorophosphate/acetonitrile (Bu4NPF6/ACN). The electrolyte type has a significant impact on electrochemical results. PEDOT/ERGO manufactured in LiClO4/ACN demonstrates a high specific capacitance (Csp) and low charge transfer resistance (Rct). According to results, the Csp value is decreased in the following order; 26.48 mFcm-2 for LiClO4, 20.58 mFcm-2 for Et4NBF4, 8.96 mFcm-2 for Bu4NPF6.

Keywords

• Poly(3-4 ethylenedioxy thiophene)
• graphene
• supercapacitor

Destekleyici Elektrolitin, Süperkapasitör için Elektrokimyasal Biriktirilmiş PEDOT/ERGO Elektrotlarının Kapasitans ve Empedans Özellikleri Üzerindeki Etkisi

Öz

Bu çalışmada, süperkapasitörler için Poli(3,4-etilendioksitiyofen) /elektrokimyasal olarak indirgenmiş grafen oksit (PEDOT/ERGO) elektrotların enerji depolama yetenekleri incelenmiştir. PEDOT/ERGO elektrotları, grafen oksidin elektrokimyasal olarak indirgenmesini içeren iki aşamalı basit bir elektrokimyasal yöntem kullanılarak ve ardından PEDOT, farklı elektrolit çözeltilerinde ERGO üzerine elektrokimyasal olarak biriktirilerek üretildi. 0,1 M lityum perklorat/asetonitril (LiClO4/ACN), tetraetilamonyum tetrafloroborat/asetonitril (Et4NBF4/ACN) ve tetrabütilamonyum hekzaflorofosfat/asetonitril (Bu4NPF6/ACN) dâhil olmak üzere farklı elektrolit sistemlerinde üretilen PEDOT/ERGO elektrotlarının, döngüsel voltametri (DV), galvanostatik yükleme boşalma testi (GYB) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EES) gibi elektrokimyasal teknikler PEDOT/ERGO elektrotlarının elektrokimyasal özelliklerini araştırmak için kullanıldı. Elektrolit tipinin elektrokimyasal sonuçlar üzerinde önemli bir etkisi vardır. LiClO4/ACN'de üretilen PEDOT/ERGO, yüksek spesifik kapasitans (Csp) ve düşük yük transfer direnci (Rct) gösterdi. Sonuçlara göre spesifik kapasitans değerleri şu sırayla azalmaktadır; LiClO4 için 26,48 mFcm-2, Et4NBF4 için 20,58 mFcm-2, Bu4NPF6 için 8,96 mFcm-2.

Anahtar Kelimeler

• Poli(3-4 etilen dioksi tiyofen)
• grafen
• Süperkapasitör
• Poly(3
• 4ethylenedioxythiophene)

Kaynakça

1. Ahmed S., Rafat M. Hydrothermal synthesis of PEDOT/rGO composite for supercapacitor applications. Materials Research Express 2018; 5(1): 015507.
2. Albadi MH., El-Saadany EF. Overview of wind power intermittency impacts on power systems. Electric Power Systems Research 2009; 80(6): 627-632.
3. Arbizzani C., Mastragostino M., Meneghello L. Polymer-based redox supercapacitors: A comparative study. Electrochimica Acta 1996; 41(1): 21-26.
4. Athira AR., Vimuna VM., Vidya K., Xavier TS. Nanotubular polyaniline electrode for supercapacitor application. 2nd International Conference on Condensed Matter and Applied Physics (ICC), Nov 24-25 2017, Page number: 1-4, Bikaner.
5. Bang K., Im KI., Kim DG., Park SH., Chung EY. Power Failure Protection Scheme for Reliable High-Performance Solid State Disks. Ieice Transactions on Information and Systems 2013; E96D(5): 1078-1085.
6. Cairns EJ., Albertus P. Batteries for Electric and Hybrid-Electric Vehicles. Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering, 2010; 1: 299-320.