Літієві батареї вже не потрібні: графен забезпечив рекордну ємність для суперконденсаторів

Суперконденсатори давно вважалися перспективною технологією, але поступалися акумуляторам у головному — щільності зберігання енергії. Нова розробка виправляє цю ваду, відкриваючи шлях до заміни батареям, що поєднує в собі високу ємність і потужність, пише SciTechDaily.

Як вирішили проблему

Суперконденсатори зберігають енергію не за рахунок хімічних реакцій, як батареї, а електростатично, накопичуючи заряд на поверхні матеріалу. Їхній головний козир — швидкість і довговічність. Але досі для зберігання енергії була доступна лише мала частина поверхні вуглецевого матеріалу.

Дослідники з Університету Монаша знайшли спосіб "розблокувати" всю цю поверхню. Вони створили новий матеріал — "багатомасштабний відновлений оксид графена" (M-rGO), який отримують зі звичайного графіту. За допомогою спеціального процесу швидкого термічного відпалу вчені сформували унікальну вигнуту структуру графена з точними нано-каналами.

Результат не змусив на себе чекати. Ці канали дозволяють іонам переміщатися вельми швидко й ефективно. У підсумку вийшов матеріал, який одночасно має солідну щільність енергії (як у батарей) і високу потужність, зберігаючи перевагу суперконденсаторів. Зібрані у форматі пакетованих м'яких осередків, нові суперконденсатори показали рекордні характеристики.

Щільність енергії досягла 99,5 Втч/л, що можна порівняти з показниками свинцево-кислотних акумуляторів. Щільність потужності ж склала 69,2 кВт/л, що на порядки вище, ніж у будь-яких акумуляторів. "Ці показники — одні з найкращих, коли-небудь зареєстрованих для вуглецевих суперконденсаторів. І що особливо важливо, процес є масштабованим і сумісний з австралійською сировиною", — заявив доктор Петар Йованович, один з авторів дослідження.

Технологія вже виходить на ринок. Компанія Ionic Industries виробляє новий графеновий матеріал у комерційних обсягах і шукає партнерів для його впровадження.

Де це буде застосовуватися

Проєкт відкриває нові перспективи для безлічі галузей, де потрібна одночасно і висока ємність, і швидка віддача енергії.

• Електромобілі: Суперконденсатори можуть використовуватися для надшвидкої рекуперації енергії гальмування і для забезпечення пікової потужності при різкому прискоренні, працюючи в парі з основною батареєю.
• Стабілізація електромереж: Вони ідеально підходять для згладжування різких стрибків і провалів в енергосистемі, викликаних роботою сонячних і вітряних станцій.
• Побутова електроніка: У майбутньому вони можуть замінити традиційні акумулятори в пристроях, що потребують надшвидкого заряджання.

Раніше Фокус писав, що літієві батареї можна не викидати. Проблема того, що робити з літієвими акумуляторами після закінчення терміну їх експлуатації, є однією з найактуальніших для сучасної техніки. Адже такі батареї використовуються практично у всіх гаджетах, а літій при цьому дорогий, і його складно очищати.