Research of high conductive carbon based electrodes for printed super-capacitors

Abstract

Currently used conventional manufacturing processes for electronic components such as supercapacitors (capacitors) production are expensive and can not ensure necessary market demand of fast chargeable power sources. This leads to research and development of more affordable and less expensive production methods. Therefore, in this thesis shown successfully created, fully printed and functional supercapacitor made by employing screen and stencil printing technologies from cheap and easily available materials (paper, carbon, phosphoric acid). In the thesis are given characteristics of created and tested ink mixtures with carbon particles for electrodes; characterized important ink parameters such as rheology and sheet resistance as well as layer thickness, surface roughness and electrical performance of printed layers. Presented investigation description shows main steps how functional supercapacitors construction was created. Described how most efficient materials and their combinations were selected with the help of important parameters measurements. Presented first steps of possible printing manufacturing concept for supercapacitors production by employing industrial printing systems.

Šiuo metu naudojami tradiciniai elektronikos komponentų tokių kaip superkondesotorių (kondesatorių) gamybos būdai yra brangūs, neužtikrintų reikiamo rinkos poreikio greit įkraunamų energijos šaltinių panaudojimo atveju. Tai motyvuoja ieškoti naujų, pigesnių gamybos alternatyvų. Baigiamajame darbe, parodyta, kad panaudojant šilkografijos ir trafaretinės spaudos technologijas, lengvai prieinamas ir nebrangias medžiagas (popierių, anglį, fosforo rūgštį) buvo sėkmingai sukurtas, atspausdintas ir išbandytas funkcionuojantis superkondesatorius. Darbe pateikiama elektrodų gamybai sukurtų ir išbandytų įvairių dažų mikstūrų, turinčių anglies dalelių, charakteristikos; charakterizuoti svarbūs dažų darbiniai parametrai, tokie kaip - klampumas, elektrinė varža, o taip pat ir spausdintų sluoksnių storis, paviršiaus šiurkštumas, elektrinis laidumas, varža. Pateiktas tyrimo aprašymas parodo pagrindinius žingsnius sukuriant veikiančio superkondensatoriaus konstrukciją. Parodyta kaip parametrų matavimų pagalba atrenkamos sėkmingiausios kondensatoriaus gamyboje naudojamų medžiagų kombinacijos. Pateikti galimi pirminiai spaudos būdu sukurtų superkondensatorių pigios masinės gamybos koncepcijos žingsniai, naudojant pramonines sistemas.