Графеновые суперконденсаторы стали еще на один шаг ближе к коммерческому производству

В лабораторных условиях суперконденсаторы на основе графена в сравнении с обычными традиционными уже доказали свою состоятельность. Однако ученые из австралийского Университета Монаша (Мельбурн) заявляют, что разработали новый и эффективный с экономической точки зрения метод производства суперконденсаторов на основе графена, который делает их еще на один шаг ближе к возможности коммерческого применения.

Обладая практически бесконечным запасом жизненного цикла и возможностью заряжаться буквально за секунды, суперконденсаторы имеют просто огромный потенциал для использования в самых различных сферах — начиная от производства портативной электроники, электромобилей и заканчивая большими фабриками по производству возобновляемой энергии. Правда, и у них есть один казалось бы маленький, но довольно существенный недостаток — они обладают очень низкой удельной энергией: у среднестатистического суперконденсатора (или ионистора) составляет что-то около 5-8 Вт*ч/кг. При этом они разряжаются несколько быстрее, чем обычные аккумуляторы, а это значит, что они требуют намного более частой перезарядки.

Тем не менее, профессор Дэн Ли и его команда с кафедры изучения производства материалов при Университете Монаша создали графеновый суперконденсатор, чья удельная плотность энергии составляет 60Вт*ч/кг, что примерно в 12 раз выше, чем у любого другого обычного суперконденсатора, представленного в настоящий момент на рынке. При этом разряжается такой графеновый суперконденсатор дольше, чем обычный аккумулятор.

Чтобы максимизировать удельную плотность энергии, команда ученых создала из адаптивной графено-гелевой пленки компактный электрод. Для того, чтобы между графеновыми листами на субнанометровом уровне оставалось пространство, ученые использовали жидкий электролит, который обычно используется в качестве проводника в традиционных суперконденсаторах.

Однако в отличие от последних, в которых как правило используются высокопористые материалы, позволяющие жидкому электролиту проводить электрический заряд, электролит команды Ли выполняет двойную роль: он проводит электричество и оставляет место между графеновыми частями. Это позволяет увеличить плотность без ущерба самой пористости суперконденсатора.

Для создания компактного электрода исследователи использовали способ, который очень похож на метод, при котором производят обычную бумагу. По словам ученых, в рамках уровня индустриального производства это менее затратно.

«Мы создали микроскопический графеновый материал, который открывает новые горизонты. И он практически на стадии перехода из лабораторных условий в коммерческое производство», — говорит профессор Ли.

Результаты этих исследований опубликованы в научном журнале Science.