Исследователи Сколковского института науки и технологий Сколтех совместно с коллегами из Университета Аалто Финляндия представили инновационную концепцию создания суперконденсаторов. В основе их подхода лежит применение однослойных углеродных и борнитридных нанотрубок. Эти устройства открывают новые горизонты для современной портативной электроники.
Простота и перспективы новой технологии
"Технология производства таких суперконденсаторов отличается удивительной простотой, основанной на методах сухого осаждения и аэрографии. Стабильная работа делает устройство исключительно перспективным для носимой электроники и гибких систем хранения энергии", – подчеркнул профессор Сколтеха Альберт Насибулин.
Суперконденсаторы будущего
Суперконденсаторы представляют собой устройства накопления энергии, потенциально способные заменить традиционные аккумуляторы. Для использования в носимой и портативной электронике материал сепаратора слоя, разделяющего электроды, обязан быть эластичным. Существующие полимерные сепараторы недостаточно прочны, плохо смачиваются водными электролитами и имеют значительную толщину около 0.2 мм, что увеличивает внутреннее сопротивление устройств.
Решение в нанотрубках
Ученые предложили революционное решение: создавать сепараторы из борнитридных нанотрубок БННТ. Этот материал обладает диэлектрическими свойствами, превосходящей прочностью и эластичностью полимеров. Электроды же предлагается формировать из пленок однослойных углеродных нанотрубок ОУНТ пористого материала с низким сопротивлением и высокой механической прочностью.
Исключительные результаты испытаний
Лабораторные тесты подтвердили выдающиеся характеристики устройства. После 20 тыс. циклов зарядки/разрядки оно сохраняет впечатляющие 96% начальной емкости. Эластичный прототип суперконденсатора выдерживает минимум 1 тыс. циклов деформации с растяжением на 50% от исходной длины, демонстрируя даже небольшой рост объемной емкости и плотности мощности после растяжения. Кроме того, устройство обладает низким сопротивлением всего 250 Ом, превосходя существующие аналоги.
Успешное преодоление барьеров
"Мы выбрали пленки ОУНТ и БННТ как электроды и сепаратор эластичного суперконденсатора соответственно. Их структура обеспечивает отличную совместную работу, усиливая связь на интерфейсе и позволяя полноценно тестировать устройство при растяжении. Нам удалось успешно решить проблему уменьшения толщины и сопротивления слоя сепаратора, сохранив при этом гибкость всего устройства", – пояснил аспирант Сколтеха Евгений Гильштейн.
Фото Владимир Смирнов
Источник: scientificrussia.ru
