КОМПОЗИЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ГЕЛЯ И ЕГО ПИРОЛИЗАТ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ, ЭЛЕКТРОД, СФОРМИРОВАННЫЙ ИЗ ПИРОЛИЗАТА, И СОДЕРЖАЩИЙ ЕГО СУПЕРКОНДЕНСАТОР

1. Несшитая гелевая углеродная композиция (G2), образующая водный полимерный гель, причем композиция представляет собой 5 композицию на основе смолы, получаемой по меньшей мере частично из одного или нескольких полигидроксибензолов R и одного или нескольких альдегидов F, и содержит по меньшей мере один водорастворимый катионный полиэлектролит Р, отличающаяся тем, что композиция образует псевдопластичный физический гель.
2. Несшитая гелевая композиция (G2) по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит осажденный форполимер, образующий псевдопластичный гель, представляющий собой продукт реакции форполимеризации и осаждения из водного раствора одного или нескольких полигидроксибензолов R, одного или нескольких альдегидов F, по меньшей мере одного катионного полиэлектролита Ρ и катализатора С в водном растворителе W.
3. Несшитая гелевая композиция (G2) по п. 2, отличающаяся тем, что указанный ранее продукт реакции содержит по меньшей мере один катионный полиэлектролит Ρ с массовой долей в интервале от 0,5 до 5%.
4. Несшитая гелевая композиция (G2) по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что указанный ранее продукт реакции содержит по меньшей мере один катионный полиэлектролит Ρ и один или несколько полигидроксибензолов R с массовым соотношением R/P меньше 50 и предпочтительно в интервале от 10 до 25.
5. Несшитая гелевая композиция (G2) по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что указанный ранее продукт реакции содержит один или несколько полигидроксибензолов R и водный растворитель W с массовым соотношением R/W в интервале от 0,2 до 2 и предпочтительно в интервале от 0,3 до 1,3.
6. Несшитая гелевая композиция (G2) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере один водорастворимый катионный полиэлектролит Ρ представляет собой органический полимер, выбранный из группы, которую составляют соли четвертичного аммония, поливинилпиридинийхлорид, полиэтиленимин, поливинилпиридин, полиаллиламин, политриметиламмонийхлоридэтилметакрилат,
полиакриламиддиметиламмонийхлорид и их смеси.
7. Несшитая гелевая композиция (G2) по п. 6, отличающаяся тем, что по меньшей мере один водорастворимый катионный полиэлектролит представляет собой соль, образованную производными соединениями четвертичного аммония, выбранными из полидиаллилдиметиламмонийгалогенида, и предпочтительно представляет собой полидиаллилдиметиламмонийхлорид или полидиаллилдиметиламмонийбромид.
8. Несшитая гелевая композиция (G2) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она имеет вязкость, которая при определении вискозиметром Брукфильда при 25°С и скорости сдвига 50 об/мин превышает 100 МПа·с и предпочтительно составляет от 150 до 10000 МПа·с.
9. Несшитая гелевая композиция (G2) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что композиция является приемлемой для нанесения с толщиной слоя меньше 2 мм и предпочтительно меньше 1,5 мм.
10. Пиролизованная углеродная композиция, состоящая из структурно-цельного углерода, отличающаяся тем, что пиролизованная композиция представляет собой продукт, получаемый в результате нанесения, сшивания, сушки и пиролиза несшитой гелевой композиции по любому из предыдущих пунктов, причем структурно-цельный углерод является в основном микропористым и приемлемым для формирования электрода суперконденсатора с толщиной, меньшей 1 мм и предпочтительно меньшей или равной 0,5 мм.
11. Пиролизованная композиция по п. 10, отличающаяся тем, что она имеет
плотность в интервале от 0,1 до 1,2, и/или
2
удельную поверхность больше 400 м/г, и/или
3
объем пор в интервале от 0,2 до 0,8 см/г.
12. Способ получения несшитой гелевой композиции (G2) по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что он включает в себя
а) растворение в водном растворителе W одного или нескольких полигидроксибензолов R и одного или нескольких альдегидов F в присутствии по меньшей мере одного катионного
полиэлектролита Ρ и катализатора С для получения водного раствора;
b) форполимеризацию до осаждения из раствора, полученного на стадии а), для получения осажденного форполимера, образующего несшитую гелевую композицию (G2);
c) нанесение или литье осажденного форполимера, полученного на стадии b), с толщиной меньше 2 мм и предпочтительно меньше 1,5 мм.
13. Способ получения несшитой гелевой композиции (G2) по п. 12, отличающийся тем, что на стадии а) применяют
по меньшей мере один катионный полиэлектролит Ρ с массовой долей в интервале от 0,5 до 5%, и/или
по меньшей мере один катионный полиэлектролит Ρ и один или несколько полигидроксибензолов R с массовым соотношением R/P меньше 50 и предпочтительно в интервале от 10 до 25, и/или
один или несколько полигидроксибензолов R и водный растворитель W с массовым соотношением R/W в интервале от 0,2 до 2 и предпочтительно в интервале от 0,3 до 1,3,
тем, что при осуществлении стадии а)
a1) один или несколько полигидроксибензолов R солюбилизируют в водном растворителе W, предпочтительно представляющем собой воду;
а2) к раствору, полученному на стадии a1), прибавляют один или несколько альдегидов F, кислотный или основный катализатор С и по меньшей мере один катионный полиэлектролит Р, затем
а3) перемешивают полученную смесь и регулируют ее значение рН,
и тем, что стадию b) осуществляют в реакторе, например, погруженном в масляную баню с температурой в интервале от 50 до 70°С.
14. Способ получения пиролизованной углеродной композиции по п. 10 или 11, отличающийся тем, что он включает в себя
а) растворение в водном растворителе W одного или нескольких полигидроксибензолов R и одного или нескольких альдегидов F в присутствии по меньшей мере одного катионного полиэлектролита Ρ и катализатора С для получения водного раствора;
b) форполимеризацию до осаждения из раствора, полученного на стадии а), для получения осажденного форполимера, образующего несшитую гелевую композицию (G2);
c) нанесение или литье осажденного форполимера, полученного на стадии b), с толщиной меньше 2 мм и предпочтительно меньше 1,5 мм;
d) сшивание и сушку предпочтительно во влажном сушильном шкафу геля, нанесенного или сформованного на стадии с), для получения сшитой и высушенной гелевой композиции, образующей пористый ксерогель;
e) пиролиз высушенного геля, полученного на стадии d), для получения пиролизованной композиции в виде структурно-цельного пористого углерода.
15. Электрод из пористого углерода, приемлемый для оснащения ячейки суперконденсатора при погружении его в водный ионный электролит, причем электрод покрывает металлический коллектор тока, отличающийся тем, что электрод сформирован из пиролизованной углеродной композиции по п. 10 или 11 и имеет толщину, меньшую 1 мм и предпочтительно меньшую или равную 0,5 мм.
16. Суперконденсатор, содержащий ячейки, каждая из которых содержит по меньшей мере два пористых электрода, мембрану, электрически изолирующую и разделяющую эти электроды один от другого, и ионный электролит, в который эти электроды погружены, причем каждая ячейка содержит по меньшей мере два коллектора тока, соответственно покрытые этими электродами, отличающийся тем, что по меньшей мере один из этих электродов представляет собой электрод по п. 15.