Гибкий накопитель энергии: быстрая зарядка и большая емкость

Новый суперконденсатор демонстрирует огромный потенциал в качестве портативного источника питания в нескольких практических применениях, включая электромобили, телефоны и носимые технологии.

Открытие, опубликованное в Nature Energy, преодолевает проблему, с которой сталкиваются мощные и быстро заряжающиеся суперконденсаторы - удержание большого количества энергии в небольшом пространстве.

Гибкий суперконденсатор

Один из авторов исследования, доктор Чжуаннань Ли (UCL Chemistry), сказал: «Наш новый суперконденсатор чрезвычайно перспективен для технологии накопления энергии следующего поколения в качестве замены современным аккумуляторам или для использования вместе с ней, чтобы предоставить пользователю больше энергии.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

«Мы разработали материалы, дающие нашему суперконденсатору высокую скорость зарядки/разрядки и высокую плотность энергии, которая будет определять, как долго он может работать. Обычно у вас может быть только одна из этих характеристик, но наш суперконденсатор обеспечивает обе, что является прорывом.

«Более того, суперконденсатор может изгибаться на 180 градусов без ущерба для производительности и не использует жидкий электролит, что сводит к минимуму риск взрыва и делает его идеальным для интеграции в гибкие телефоны или носимые электронные устройства».

Команда химиков, инженеров и физиков работала над новой конструкцией, использующей инновационный материал электрода - графен с порами, размер которых можно изменять для более эффективного хранения заряда. Этот материал максимизирует плотность энергии суперконденсатора до рекордных 88,1 Вт/л (Вт/ч на литр), что является самой высокой из когда-либо зарегистрированных плотностей энергии для углеродных суперконденсаторов.

Подобные коммерческие технологии с быстрой зарядкой имеют относительно низкую плотность энергии 5-8 Вт/л, а традиционные медленно заряжаемые, но длительно работающие свинцово-кислотные батареи, используемые в электромобилях, обычно имеют 50-90 Вт/л.

В то время как суперконденсатор, разработанный командой, имеет плотность энергии, сопоставимую с современной стоимостью свинцово-кислотных батарей, его плотность мощности на два порядка выше при более чем 10000 Вт на литр.

Профессор Иван Паркин (UCL Chemistry), сказал: «Успешное хранение огромного количества энергии в компактной системе является значительным шагом к усовершенствованной технологии накопления энергии. Мы показали, что она быстро заряжается. Мы можем контролировать ее мощность, а также получили превосходную долговечность и гибкость, что делает ее идеальной для разработки и использования в миниатюрной электронике, электромобилях. Представьте, что вам понадобится всего десять минут для полной зарядки вашего электромобиля или пара минут для телефона за весь день».

Исследователи изготовили электроды из нескольких слоев графена, создав плотный, но пористый материал, способный улавливать заряженные ионы разных размеров. Они охарактеризовали его с помощью ряда методов и обнаружили, что он работает лучше всего, когда размеры пор соответствуют диаметру ионов в электролите.

Оптимизированный материал, который образует тонкую пленку, был использован для создания испытательного устройства с высокой мощностью и высокой плотностью энергии.

Суперконденсатор размером 6 × 6 см был изготовлен из двух одинаковых электродов, наслоенных по обе стороны от гелеобразного вещества, которое служило в качестве химической среды для передачи электрического заряда. Он использовался для питания десятков светодиодов (LED) и был признан очень надежным, гибким и стабильным.

Даже при изгибе на 180 градусов он работал почти так же, как когда он был плоским, и после 5000 циклов он сохранил 97,8% своей емкости.

Профессор Фэн Ли (Китайская академия наук), сказал: «В течение следующих тридцати лет мир интеллектуальных технологий будет ускоряться, что значительно изменит связь, транспорт и нашу повседневную жизнь. Благодаря тому, что устройства хранения энергии станут умнее, устройства будут становиться невидимыми для нас, работая автоматически и в интерактивном режиме с приборами. Наши интеллектуальные элементы являются отличным примером того, как пользовательский интерфейс может быть улучшен, и они демонстрируют огромный потенциал в качестве портативного источника питания будущего». опубликовано econet.ru по материалам techxplore.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet