Новости науки
Экономичный «зелёный» суперконденсатор открывает новые перспективы для носимой электроники
Сколковский институт науки и технологий (г. Москва), 11.06.2020
Дата публикации: 15.06.2020
Исследователи из Сколтеха, Университета Аалто и Массачусетского технологического института разработали высокопроизводительный, экономичный и экологически безопасный эластичный суперконденсатор с перспективами применения в носимой электронике.
Результаты исследования опубликованы в Journal of Energy Storage.
Суперконденсаторы, обладающие высокой удельной мощностью, высокой 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 энергоёмкостью, был безопасен, экологичен и подходил бы для небольших устройств, оказалось весьма непростой задачей.
«Для повышения удельной энергоёмкости 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 «зелёного» 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 токосъёмниками из плёнок однослойных углеродных нанотрубок, что обеспечивает эластичность суперконденсатора. Использование гидрогеля позволяет добиться высокой удельной энергоёмкости суперконденсатора при компактном исполнении, а также использовать экологически чистый электролит.
В созданном прототипе суперконденсатора учёным удалось обеспечить более высокую объёмную ёмкость, удельную мощность и энергоёмкость 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%. Для снижения стоимости и повышения экологичности суперконденсатора мы использовали электролит на основе обычной поваренной соли. Затраты на изготовление суперконденсаторов можно снизить и далее, если использовать 3D-печать и другие современные производственные технологии», — сказал в заключение профессор Сколтеха Альберт Насибулин.
Источник: Сколковский институт науки и технологий
