Суперкондензатор показва енергийна плътност 2,7 пъти над конвенционалните материали

Японски изследователски екип е разработил нов материал за суперкондензатори с по-високо напрежение и по-добра стабилност в сравнение с познатите материали. Новият материал проправя пътя за разработване на високо-устойчиви суперкондензатори с високо напрежение, които могат да се използват за много приложения за съхранение на енергия, включително за моторни превозни средства.

Откритието е на екип от Университета Тохоку в Япония. Изследването му наскоро бе публикувано в списанието Energy and Environmental Science.

Суперкондензаторите са акумулаторни устройства за съхранение на енергия с широк спектър от приложения – от машини до интелигентни измервателни уреди. Те предлагат много предимства пред батериите, включително по-бързо зареждане и по-дълъг срок на годност. Имат си обаче и своите недостатъци – най-вече в това, че не са толкова добри в съхранението на много енергия.

Учените отдавна търсят високопроизводителни материали за суперкондензатори, които да могат да отговорят на изискванията за енергоемки приложения като например електрическите автомобили. “Много е трудно да се намерят материали, които могат да работят при високо напрежение и да останат стабилни при тежки условия”, казва Хиротомо Нишихара – специалист по материалознание в Университета Тохоку и съавтор на доклада.

Нишихара и колегите му са работили заедно с компанията за производство на суперкондензатори TOC Capacitor Co. за разработването на новия материал, който показва изключително висока стабилност в условията на високо напрежение и висока температура.

За направата на електродите в кондензаторите е използван активен въглен. Този вид системи са ограничени от ниското напрежение в единичните клетки – градивните блокове на кондензаторите. Това означава, че е нужно голям брой клетки да бъдат натрупани заедно, за да се постигне желаното напрежение. Новият материал се отличава с по-високо напрежение в една клетка, което намалява броя на съчленените клетки и позволява на устройствата да бъдат по-компактни.

На практика новият материал представлява лист, изработен от “непрекъсната триизмерна рамка от графенова мезогъба“ – материал на база въглерод, съдържащ пори с нано-размери. Ключова характеристика на материала е, че е изключително стабилен.

Изследователите изследвали физичните свойства на новия материал, използвайки електронен микроскоп и редица физически тестове, включително рентгенова дифракция и вибрационна спектроскопия.

След проучванията си учените са категорични, че материалът има отлична стабилност при високи температури от 60°С и високо напрежение от 3,5 волта в конвенционален органичен електролит. Показателно е, че матриалът демонстрира „свръхвисока стабилност” при 25°С и 4,4 волта – 2,7 пъти по-висока от конвенционалните матриали на база активен въглен и досегашните грфафенови разработки. „Това е световен рекорд за стабилност на въглеродните материали в симетричен суперкондензатор”, казва Нишихара.

Снимка: Лист от графенова мезогъба и суперкондензаторът, свързан към два светодиода. Снимка: Хиротомо Нишихара

Коментари

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*