Прорыв в графеновых технологиях: суперконденсаторы сравнялись с аккумуляторами

Инженеры совершили значительный прорыв в создании технологий накопления энергии, которые сочетают быструю зарядку с высокой мощностью. Это открывает путь для систем нового поколения в электротранспорте, сетевых накопителях и повседневной электронике.

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Communications, учёные разработали новый углеродный материал, который позволяет суперконденсаторам накапливать энергию на уровне традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов, но отдавать её гораздо быстрее.

Суперконденсаторы — это развивающийся класс устройств, которые хранят заряд электростатически, а не за счёт химических реакций, как батареи. Долгое время проблемой было то, что для хранения энергии использовалась лишь малая часть доступной площади углеродной поверхности.

«Наша команда показала, как можно раскрыть гораздо большую часть этой площади, просто изменив способ термической обработки материала», — сказал профессор Майнак Маджумдер, директор исследовательского центра ARC AM2D в Университете Монаша.

Прорыв связан с новой архитектурой материала под названием многоуровневый восстановленный оксид графена (M-rGO), созданного из природного графита. С помощью процесса быстрого термического отжига команда сформировала сильно изогнутую графеновую структуру с контролируемыми каналами, которые позволяют ионам двигаться с исключительной скоростью и эффективностью.

Доктор Петар Йованович, соавтор исследования, пояснил, что суперконденсаторы на основе этого материала в тестовых ячейках-пакетах продемонстрировали:

• Объёмную плотность энергии до 99,5 Вт·ч/л
• Плотность мощности до 69,2 кВт/л
• Способность к быстрой зарядке с отличной стабильностью циклов.

«Эти показатели — одни из лучших, когда-либо зарегистрированных для углеродных суперконденсаторов. Критически важно, что процесс масштабируем и совместим с австралийским сырьём», — отметил доктор Йованович.

Доктор Филлип Айчисон, технический директор стартапа Ionic Industries, созданного при Университете Монаша, сообщил, что работы по коммерциализации технологии уже ведутся. Компания производит графеновые материалы в коммерческих количествах и сотрудничает с партнёрами для внедрения прорыва в приложениях, где важны и высокая энергоёмкость, и быстрая отдача мощности.

ИИ: Это исследование выглядит как важный шаг к преодолению одного из главных ограничений современной электроники и транспорта — компромисса между ёмкостью и скоростью зарядки. Если технология действительно окажется масштабируемой и экономически выгодной, она может ускорить переход на электромобили и сделать быструю зарядку гаджетов ещё быстрее.