Ученые разработали гибкий суперконденсатор с высокой плотностью энергии и мощностью. Его характеристики не снижаются даже при изгибе на 180 градусов. После 5000 циклов он сохраняет 97,8% своей емкости.
Суперконденсаторы — перспективные электрохимические устройства для хранения энергии в мобильных источниках питания.
Несмотря на обеспечение безопасной работы, высокой плотности мощности и длительного срока службы, практическое использование ограничивается низкой плотностью энергии.
Исследователи из Университетского колледжа Лондона и Китайской академии наук создали гибкий суперконденсатор, способный быстро и безопасно заряжаться, а также хранить большое количество энергии для её длительного использования.
В отличие от обычных конденсаторов, это устройство хранит много энергии в очень маленьком объеме. Несмотря на то что оно еще разрабатывается, его применение возможно в портативных источниках питания для телефонов, гаджетов и электрокаров.
Новый суперконденсатор пригоден к применению как дополнительно к аккумуляторам, так и вместо них для увеличения энергоемкости.
Отсутствие жидкого электролита минимизирует риск взрыва, а возможность изгибания до 180 градусов без потери качеств делает его применим для носимых устройств и гибких смартфонов.
Оптимизированный материал
Группа исследователей разработала новую конструкцию, которая использует специализированный графеновый электродный материал с порами. Размер пор можно изменить для эффективного хранения заряда. При испытании материала в разных конфигурациях выяснилось, что устройство функционирует наиболее эффективно при размере пор, равном диаметру ионов в электролите.
Это регулирование присваивает новому суперконденсатору два свойства.
- Ёмкость и скорость зарядки/разрядки.
- Длительность работы при высокой плотности энергии.
В отличии от этого, имеющиеся суперконденсаторы показывают лишь одну из данных характеристик.
Углеродный суперконденсатор показал наивысшую плотность энергии среди всех существующих — 88,1 Вт/л.
Свинцово-кислотные аккумуляторы для электромобилей обладают энергонасыщенностью 50-90 Вт/л, в то время как коммерческие технологии быстрой зарядки имеют 5-8 Вт/л.
Плотность энергии нового суперконденсатора равна плотности свинцово-кислотных аккумуляторов, но его удельная мощность составляет 10000 Вт на литр, что в два раза больше, чем у обычных свинцово-кислотных аккумуляторов.
Суперконденсатор размером 6 см * 6 см не теряет производительности, даже при изгибе на 180 градусов. После 5000 циклов сохраняет 97,8% емкости.
Создание столь компактно хранящего энергию устройства существенно приближает суперконденсаторы к практическому применению. Быстрая зарядка, гибкость и долговечность делают его перспективным для автономного питания в миниатюрной электронике и электромобилях. Представьте возможность зарядить телефон с нуля до полной мощности за пару минут или электрический автомобиль за десять.
Суперконденсатор пока далека от выпуска на рынок.
Источник: |