Прорыв в суперконденсаторах обещает мгновенную зарядку, большую емкость и 100 000 циклов перезарядки

Команда учёных представила новый перспективный суперконденсатор, который, вероятно, станет следующим этапом в развитии технологий накопления энергии.

Результаты их работы были опубликованы в журнале Composites Part B: Engineering. Инновационная разработка способна устранить недостатки, присущие современным суперконденсаторам, благодаря использованию уникальной волокнистой структуры, состоящей из монослойных углеродных нанотрубок (УНТ) и проводящего полимера – полианилина (ПАНИ).

В отличие от традиционных аккумуляторов, суперконденсаторы заряжаются значительно быстрее и обладают большей мощностью, при этом демонстрируя минимальную потерю характеристик даже после множества циклов заряда и разряда. Тем не менее, их сравнительно низкая энергоёмкость ограничивает время работы, что препятствует широкому применению в таких сферах, как электромобили и дроны.

Учёные под руководством доктора Бон-Чеола Ку и доктора Со Гюна Кима из Центра исследований углеродных композиционных материалов Корейского института науки и технологий создали прочные химически связанные монослойные углеродные нанотрубки (УНТ) с высокой электропроводностью, интегрировав их с полианилином (ПАНИ), который отличается простотой обработки и доступной стоимостью, – на наноуровне. Это позволило сформировать сложную волокнистую структуру, оптимизирующую движение как электронов, так и ионов, что привело к созданию суперконденсатора, способного накапливать больше энергии и отдавать её с большей скоростью.

Новый суперконденсатор продемонстрировал стабильную работу даже после более чем 100 000 циклов зарядки и разрядки, а также высокую надёжность при воздействии высоких напряжений. Благодаря этим качествам технология может стать альтернативой или дополнением к существующим аккумуляторным системам. Например, в электромобилях она может обеспечить эффективное питание с возможностью быстрой подзарядки, что положительно скажется как на дальности хода, так и на общей производительности.

Ещё одним важным достижением исследования стало снижение себестоимости и возможность массового производства. Несмотря на свои превосходные свойства, однослойные углеродные нанотрубки (УНТ) было трудно коммерциализировать из-за высокой стоимости производства, но исследователи решили эту проблему, смешав их с недорогим проводящим полимером полианилином (ПАНИ).

Более того, они заложили основу для масштабного производства благодаря простому процессу и недавно преуспели в разработке плёночных структур на основе этой технологии, что ещё больше приблизило её к коммерциализации. В будущем она может использоваться как ключевая технология на пути к обществу с нулевыми выбросами углерода в таких отраслях, как электромобили, робототехника, беспилотники и носимые устройства.