Суперконденсаторы ценят за мгновенную зарядку и высокую мощность, но их главный минус — низкая плотность энергии по сравнению с классическими аккумуляторами. Команда инженеров Университета Монаша показала, что этот разрыв можно почти закрыть с помощью нового графенового материала.
Разработанные ими суперконденсаторы достигли плотности энергии 99,5 Вт·ч/л, то есть уровня традиционных свинцово-кислотных АКБ, сохранив главное преимущество — очень быструю зарядку и высокую отдачу мощности.
Архитектура M-rGO: как устроен новый материал
Ключом к прорыву стала архитектура multiscale reduced graphene oxide (M-rGO). Материал получают из природного графита с помощью быстрого термического отжига. В результате формируется сильно изогнутая, многомасштабная структура графена с:
- развитой поверхностью,
- контролируемыми путями для движения ионов,
- высокой проводимостью.
Такая архитектура позволяет эффективнее размещать заряд в объёме электрода и ускоряет транспорт ионов. За счёт этого суперконденсаторы могут хранить больше энергии при сохранении характерной для них высокой мощности.
Результаты испытаний и перспективы
В испытаниях на реальных ячейках суперконденсаторы с M-rGO показали:
- требуемую выходную мощность,
- устойчивость к многократным циклам зарядки-разрядки,
- сохранение ключевых преимуществ суперконденсаторов по скорости работы.
Разработка уже получила поддержку Австралийского исследовательского совета и Управления научных исследований США, что подчёркивает интерес к технологии со стороны научного сообщества и потенциальных индустриальных партнёров.
Если такие материалы удастся довести до промышленного уровня, мы можем получить устройства с плотностью энергии, близкой к аккумуляторам, и скоростью суперконденсаторов — а это уже прямой путь к новым форматам накопителей для транспорта, гибридных систем питания и высокомощной электроники.