Полимерные материалы, разработанные и протестированные специалистами университетов Сарри и Бристоля, превосходят литий-ионные батареи по части хранения энергии и могут быть использованы в качестве суперконденсаторов.
Директор исследовательского центра Superdielectrics Дональд Хайгейт изучал материалы, изначально предназначенные для мягких контактных линз, в течение 40 лет. В частности, его заинтересовал гидратогенный углеводородный полимер, который ученые решили использовать в качестве основы для мембраны в топливных элементах. Обычно для этих целей применяют фтороуглерод, потому что он более стойкий к коррозии. Однако, если внести изменения в полимерные цепочки, материал становится более устойчивым.
«Здесь я начал улыбаться на улицах»
Затем необходимо было придать материалу свойства электронной активности, и это также удалось сделать. Год назад ученые добились того, что диэлектрические свойства полимера оказались от 1000 до 10 000 раз лучше, чем у существующих электролитов.
В ходе испытаний исследователи добились максимальной практической мощности в 4Ф/см2 на гладких электродах из металлической фольги. Современные суперконденсаторы на рынке обычно достигают 0,3Ф/см2. Еще более важно то, что удалось достичь результата 11-20Ф/см2, когда полимеры использовались вместе с особым образом обработанными электродами из нержавеющей стали.
Если таких показателей емкости можно добиться в производстве, то плотность энергии суперконденсаторов достигнет 180 Вт*ч/кг — больше, чем у литий-ионных батарей, пишет The Engineer.
В отличие от батарей суперконденсаторы заряжаются и разряжаются быстро, но до сих пор к их недостаткам относилась низкая плотность энергии, приблизительно 1/20 от возможностей батареи. Сейчас их используют, например, в Китае в общественном транспорте, но такой автобус вынужден заряжаться почти на каждой остановке. Если бы можно было увеличить их плотность, это ускорило бы развитие электротранспорта.
10 прорывных технологий 2018 года
Концепт такого электрокара представила осенью компания Lamborghini, которая собирается электрифицировать свои автомобили. В Terzo Millennio вместо классических литий-ионных батарей использованы суперконденсаторы.