Литиевые батареи уже не нужны: графен обеспечил рекордную емкость для суперконденсаторов

Суперконденсаторы давно считались перспективной технологией, но уступали аккумуляторам в главном — плотности хранения энергии. Новая разработка исправляет этот изъян, открывая путь к замене батареям, сочетающей в себе высокую емкость и мощность, пишет SciTechDaily.

Как решили проблему

Суперконденсаторы хранят энергию не за счет химических реакций, как батареи, а электростатически, накапливая заряд на поверхности материала. Их главный козырь — скорость и долговечность. Но до сих пор для хранения энергии была доступна лишь малая часть поверхности углеродного материала.

Исследователи из Университета Монаша нашли способ "разблокировать" всю эту поверхность. Они создали новый материал — "многомасштабный восстановленный оксид графена" (M-rGO), который получают из обычного графита. С помощью специального процесса быстрого термического отжига ученые сформировали уникальную изогнутую структуру графена с точными нано-каналами.

Результат не заставил себя ждать. Эти каналы позволяют ионам перемещаться весьма быстро и эффективно. В итоге получился материал, который одновременно обладает солидной плотностью энергии (как у батарей) и высокой мощностью, сохраняя преимущество суперконденсаторов. Собранные в формате пакетированных мягких ячеек, новые суперконденсаторы показали рекордные характеристики.

Плотность энергии достигла 99,5 Втч/л, что сопоставимо с показателями свинцово-кислотных аккумуляторов. Плотность мощности же составила 69,2 кВт/л, что на порядки выше, чем у любых аккумуляторов. "Эти показатели — одни из лучших, когда-либо зарегистрированных для углеродных суперконденсаторов. И что особенно важно, процесс является масштабируемым и совместим с австралийским сырьем", — заявил доктор Петар Йованович, один из авторов исследования.

Технология уже выходит на рынок. Компания Ionic Industries производит новый графеновый материал в коммерческих объемах и ищет партнеров для его внедрения.

Где это будет применяться

Проект открывает новые перспективы для множества отраслей, где требуется одновременно и высокая емкость, и быстрая отдача энергии.

• Электромобили: Суперконденсаторы могут использоваться для сверхбыстрой рекуперации энергии торможения и для обеспечения пиковой мощности при резком ускорении, работая в паре с основной батареей.
• Стабилизация электросетей: Они идеально подходят для сглаживания резких скачков и провалов в энергосистеме, вызванных работой солнечных и ветряных станций.
• Бытовая электроника: В будущем они могут заменить традиционные аккумуляторы в устройствах, требующих сверхбыстрой зарядки.

Раньше Фокус писал, что литиевые батареи можно не выбрасывать. Проблема того, что делать с литиевыми аккумуляторами после окончания срока их эксплуатации, является одной из самых актуальных для современной техники. Ведь такие батареи используются практически во всех гаджетах, а литий при этом дорогой, и его сложно очищать.