Революционный суперконденсатор соответствует энергии батареи, обеспечивая при этом превосходную мощность

Университет Монаша, Мельбурн, Австралия

Инженеры разработали суперконденсатор, который обеспечивает как высокую плотность энергии, так и высокую плотность мощности в одном корпусе. (Изображение:исследователи)

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications , команда раскрывает новый вид материала на основе углерода, который позволяет суперконденсаторам хранить столько же энергии, сколько традиционные свинцово-кислотные батареи, при этом обеспечивая мощность намного быстрее, чем могут обеспечить обычные батареи.

Суперконденсаторы — это новый класс устройств хранения энергии, которые сохраняют заряд электростатически, а не посредством химических реакций, как батареи. До сих пор основным препятствием было то, что только небольшая часть площади поверхности углеродного материала, необходимая для хранения энергии, была доступна для использования.

Профессор Майнак Маджумдер, директор исследовательского центра ARC по перспективному производству с использованием 2D-материалов (AM2D), расположенного на факультете машиностроения и аэрокосмической техники Монаша, был членом исследовательской группы.

«Наша команда показала, как можно использовать гораздо большую площадь поверхности, просто изменив способ термообработки материала», — сказал профессор Маджумдер. «Это открытие может позволить нам создавать суперконденсаторы с быстрой зарядкой, которые сохраняют достаточно энергии, чтобы заменить батареи во многих приложениях, и доставлять ее гораздо быстрее».

Секрет заключается в новой архитектуре материала, разработанной командой, под названием многомасштабный восстановленный оксид графена (M-rGO), который синтезируется из природного графита.

Используя процесс быстрого термического отжига, исследователи создали сильно изогнутую структуру графена с точными путями быстрого и эффективного перемещения ионов. В результате получается материал, который обеспечивает как высокую плотность энергии, так и высокую удельную мощность — сочетание, которое редко достигается в одном устройстве.

Петар Йованович, научный сотрудник ARC AM2D Hub и соавтор исследования, сказал, что при сборке в аккумуляторные устройства суперконденсаторы Monash обеспечивают объемную плотность энергии до 99,5 Втч/л (в ионных жидких электролитах); плотность мощности достигает 69,2 кВт/л; и возможность быстрой зарядки с превосходной стабильностью цикла.

«Эти показатели производительности являются одними из лучших, когда-либо зарегистрированных для углеродных суперконденсаторов, и, что особенно важно, процесс масштабируем и совместим с австралийским сырьем», — сказал Йованович.

Филип Эйчисон, технический директор Ionic Industries, дочерней компании Университета Монаша, и соавтор исследования, сказал, что технология сейчас коммерциализируется. «Компания Ionic Industries была создана для коммерциализации подобных инноваций, и сейчас мы производим коммерческие количества этих графеновых материалов», — сказал Эйчисон. «Мы работаем с партнерами по хранению энергии, чтобы реализовать этот прорыв в востребованных на рынке приложениях, где важны как высокая энергия, так и быстрая ее подача».

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Петром Йовановичем по адресу:Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript.