Суперконденсаторы новой структуры создали в Японии

Суперконденсаторы новой структуры создали в Японии

Инженерами университета Тохоку (Япония) разработаны новые материалы суперконденсаторов, которые отличаются более высоким напряжением и лучшей стабильностью. Результаты исследований нового продукта опубликованы журналом «Energy and Environmental Science». Суперконденсаторы — перезаряжаемые накопители энергии широкого спектра применения, от оборудования до интеллектуальных счётчиков. Этот вид энергетических накопителей выделяется явными преимуществами по сравнению с обычными батареями, к примеру, быстрой зарядкой и более длительным сроком службы. Однако суперконденсаторам присущ также и недостаток – неспособность хранить большие объёмы энергии.

Поиски высокопроизводительной базы

Учёные длительное время занимаются поисками высокопроизводительной основы под суперконденсаторы, которая удовлетворяла бы требования энергоёмких потребителей, например, автомобилей. Между тем крайне сложно подобрать материалы, способные функционировать при высоком напряжении, оставаясь стабильными в суровых условиях.

И вот, японские специалисты разработали новый материал, демонстрирующий необычайно высокую стабильность в условиях высокого напряжения и высокой температуры. Обычно активированный уголь используется под электроды конденсаторов. Но в этом случае явными видятся ограничения низким напряжением в отдельных элементах — строительных блоков, из которых состоят конденсаторы.

Отсюда формируется логичный вывод — большое количество элементов, сложенных вместе, позволяют достичь требуемого напряжения. Важно отметить: новая разработка имеет более высокое напряжение одной ячейки. Тем самым уменьшается общее количество стёков, что оптимально для создания компактных модулей.

Новый материал представлен листовой структурой непрерывного трёхмерного каркаса графенового мезоспона — материала на основе углерода, содержащего наноразмерные поры. Ключевая особенность такого рода материалов – бесшовная структура. Содержание малого количества углеродных кромок — точек, где происходят коррозионные реакции. Именно этот фактор делает новый материал стабильным.

Результаты исследований и экспериментов


Японские инженеры исследовали физические свойства своего новинки, используя электронную микроскопию и ряд физических экспериментов, включая методы рентгеновской дифракции и вибрационной спектроскопии. Японцы протестировали коммерческие материалы на основе графена, включая:

  • одностенные углеродные нанотрубки,
  • восстановленные оксиды графена,
  • трёхмерный графен,

используя активированный уголь в качестве эталона для сравнения. Эксперименты показали: новинка обладает превосходной стабильностью при высоких температурах (60°С) и высоком напряжении (3,5В) в обычном органическом электролите.

Примечательной также отметилась сверхвысокая стабильность при 25°C и 4,4В (в 2,7 раза выше, чем у обычных активированных углей и других элементов на основе графена). Фактически установлен мировой рекорд стабильности напряжения углеродной основы симметричного суперконденсатора.


При помощи информации: Tohoku


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *