Новый углеродный материал сделает суперконденсаторы эффективнее и компактнее
Учёные из Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева (КНИТУ-КАИ) представили экономичный метод производства пенографита — перспективного углеродного материала, способного значительно повысить эффективность суперконденсаторов. Разработка поддерживает стратегию создания надёжных энергетических систем для работы в экстремальных условиях, например, при освоении северных территорий, где обычные аккумуляторы при температуре ниже –40 °C теряют работоспособность.
Пенографит — это графитовый материал, который представляет собой массу хаотично расположенных червеобразных частиц. Также известен как терморасширенный графит.
Ключевым направлением в разработке современных источников тока становится использование трёхмерных электродов. Благодаря повышенной плотности активных веществ они обеспечивают более высокую удельную ёмкость, особенно в гибридных суперконденсаторах, где за счёт электрохимических реакций можно достичь значительного увеличения ёмкости.
Обычно в качестве токопроводящего компонента применяется технический углерод, однако его проводимость ограничена. Альтернативы, такие как графен, хоть и эффективны, но остаются дорогостоящими. Исследователи из КНИТУ-КАИ предложили компромиссное решение — простой и экономичный способ синтеза пенографита с использованием обычной микроволновой печи, без необходимости в сложном и дорогом оборудовании.
Пенографит превосходит по эффективности технический углерод, который применяется даже в коммерческих литий-ионных аккумуляторах. Его слоистая структура обеспечивает равномерное распределение в активной массе, заполнение всего объёма электрода и стабильный электрический контакт.
Технология синтеза легко масштабируется до промышленного уровня благодаря использованию стандартного оборудования и простоте процесса, что особенно важно в условиях импортозамещения.
Результаты работы открывают новые возможности в различных областях, включая разработку электромобилей и портативной электроники. Высокоэффективные суперконденсаторы с пенографитовыми электродами могут стать основой для более компактных, лёгких и мощных источников энергии будущего.
