Замечательные качества суперконденсаторов ― высокая удельная мощность, высокая скорость зарядки, длительный срок службы и экономичность ― обещают им яркую жизнь в широком спектре технических систем, от мобильной и носимой электроники до электромобилей. Создание одновременно экологичного, гибкого, энергоёмкого и безопасного суперконденсатора представляет собой проблему, решить которую взялась группа учёных с участием представителей России.
Сколтех
В своём исследовании, опубликованном в журнале Journal of Energy Storage, учёные из Сколтеха, Университета Аалто и Массачусетского технологического института сообщили о создании высокопроизводительного, экономичного и экологически безопасного эластичного суперконденсатора.
В основе разработки лежит хлорид натрия (NaCl), который есть на каждой кухне, ведь это обычная поваренная соль. Гидрогель в виде раствора хлорида натрия заменил обычно используемые в суперконденсаторах ионные жидкости. Последние играют роль электролита, часто токсичного по отношению к окружающей среде. Что касается электролита в виде раствора поваренной соли, то он может представлять опасность лишь в огромных количествах и сразу.
«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.
Эластичность новому суперконденсатору придают гибкие токосъёмники (электроды) на основе плёнок из однослойных углеродных нанотрубок (на иллюстрации выше обозначены аббревиатурой (SWCNT). Внутренний слой суперконденсатора выполнен из твердотельного материала в виде пластинчатых электродов из графена, легированного азотом (NG). Одна из частей элемента заполнена гидрогелем с хлоридом натрия. Использование гидрогеля позволяет добиться высокой удельной энергоемкости суперконденсатора при компактном исполнении, не жертвуя экологичностью электролита.
«Мы изготовили прототип, у которого производительность оставалась неизменной после тысячи циклов растяжения при деформации в 50 %. 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: 3dnews
