Создан экономичный суперконденсатор, открывающий перспективы для носимой электроники

Результаты исследования опубликованы в Journal of Energy Storage. Суперконденсаторы, обладающие высокой удельной мощностью и скоростью зарядки-разрядки, длительным сроком службы и экономичностью, являются перспективным источником питания для широкого спектра технических систем – от мобильной и носимой электроники до электромобилей.

Однако создание суперконденсатора, который одновременно обладал бы высокой удельной энергоемкостью, был безопасен, экологичен и подходил бы для небольших устройств, оказалось весьма непростой задачей.

«Для повышения удельной энергоемкости суперконденсаторов обычно используют ионные жидкости, которые не только являются опасными и экологически вредными, но и значительно уступают по удельной мощности водным электролитам с более высокой проводимостью», – отмечает один из авторов статьи, профессор Университета Аалто Таня Каллио.

Исследователи предложили новое решение для получения «зеленого» и простого в изготовлении суперконденсатора. Для этого требуется твердотельный материал на основе пластинчатых электродов из графена, легированного азотом, вводимый в NaCl-содержащий гидрогелевый раствор электролита.

Полученную структуру помещают между двумя токосъемниками из пленок однослойных углеродных нанотрубок, что обеспечивает эластичность суперконденсатора. Использование гидрогеля позволяет добиться высокой удельной энергоемкости суперконденсатора при компактном исполнении, а также использовать экологически чистый электролит.

В созданном прототипе суперконденсатора ученым удалось обеспечить более высокую объемную емкость, удельную мощность и энергоемкость по сравнению с аналогичными суперконденсаторами, описанными в предыдущих исследованиях. «Мы изготовили прототип, у которого производительность оставалась неизменной после тысячи циклов растяжения при деформации в 50 процентов.

Для снижения стоимости и повышения экологичности суперконденсатора мы использовали электролит на основе обычной поваренной соли. Затраты на изготовление суперконденсаторов можно снизить и в дальнейшем, если использовать 3D-печать и другие современные производственные технологии», – сказал в заключение профессор Сколтеха Альберт Насибулин.

Сколтех

280 статей

Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.

Показать больше