Новый гибкий суперконденсатор может заряжать электромобили за 10 минут

• Исследователи создали гибкий суперконденсатор, который обеспечивает как высокую плотность мощности, так и высокую плотность энергии.
• Его производительность не снижается даже при изгибе на 180 градусов.
• Он может сохранять 97,8% своей мощности после 5000 циклов.

Суперконденсаторы - перспективные электрохимические накопители энергии для мобильных источников питания. Они перекрывают разрыв между аккумуляторными батареями и электролитическими конденсаторами.

Хотя они могут обеспечивать безопасную работу, высокую удельную мощность и длительный срок службы, их практическое применение ограничено их низкой плотностью энергии.

Теперь исследователи из Университетского колледжа Лондона и Китайской академии наук разработали гибкий суперконденсатор, который быстро заряжается и надежно сохраняет невероятное количество энергии для использования в течение длительного периода.

В отличие от существующих мощных конденсаторов, он может хранить большой объем энергии в крошечном пространстве. Хотя устройство все еще находится на начальной стадии разработки, оно показало большой потенциал в качестве портативного источника питания для множества приложений, таких как смартфоны, носимые устройства и электромобили (EV).

Этот недавно разработанный суперконденсатор можно использовать либо вместе с существующей аккумуляторной технологией, либо в качестве замены для обеспечения большей мощности.

Он не содержит жидкого электролита (что сводит к минимуму риск взрыва) и может изгибаться на 180 градусов без ухудшения рабочих характеристик. Эти функции делают его идеальным кандидатом для интеграции в носимые устройства и гибкие смартфоны.

Оптимизированный материал

Исследовательская группа создала новую конструкцию, в которой используется специальный графеновый электродный материал с порами. Размер пор можно изменять для эффективного хранения заряда. Они протестировали материал в нескольких конфигурациях и обнаружили, что устройство работает лучше всего, когда размер пор равен диаметру ионов в электролите.

Эта настройка дает новому суперконденсатору две характеристики:

1. Высокая удельная мощность:как быстро он может заряжаться / разряжаться.
2. Высокая плотность энергии:как долго она может работать.

Напротив, существующие суперконденсаторы обладают только одной из этих характеристик.

Максимальная плотность энергии суперконденсатора достигает 88,1 ватт-час на литр (Втч / л) - это самая высокая плотность энергии, достигнутая на сегодняшний день суперконденсатором на углеродной основе.

Ссылка:Nature Energy | DOI:10.1038 / s41560-020-0560-6 | UCL

Существующие свинцово-кислотные батареи, используемые в электромобилях, имеют плотность энергии 50-90 Втч / л, тогда как коммерческие технологии быстрой зарядки обычно имеют 5-8 Втч / л.

Хотя плотность энергии нового суперконденсатора сопоставима со свинцово-кислотными аккумуляторами, его удельная мощность составляет 10 000 ватт на литр, что на два порядка выше, чем у стандартных свинцово-кислотных аккумуляторов.

Суперконденсатор размером 6 см * 6 см не показывает ухудшения производительности, даже когда он изогнут на 180 градусов. Более того, он может сохранять 97,8% своей мощности после 5000 циклов.

Создание такого компактного накопителя энергии представляет собой значительный шаг на пути к практическому применению суперконденсаторов. Возможность быстрой зарядки, отличная гибкость и долговечность делают его идеальным кандидатом в качестве портативного источника питания для миниатюрной электроники и электромобилей. Представьте, что вы заряжаете свой телефон [от 0 до 100 процентов] за пару минут или заряжаете свой электромобиль за десять минут.

Прочтите:Одна капля воды дает достаточно энергии, чтобы зажечь 100 светодиодных ламп

На данный момент этот суперконденсатор далек от коммерциализации. Команда работает над дальнейшим улучшением его дизайна и эффективности.