Ученые разработали суперконденсаторы (ионисторы) способные выдавать импульсную мощность для электроники.
Резкий рост количества смартфонов, планшетов, ноутбуков и другой личной и портативной электроники вызвал необходимость развития новых технологий для батарей питания этих устройств. Если технические характеристики этих устройств улучшились как на дрожжах, то медленные темпы развития батарей питания (аккумуляторов) приводили к обратному технологическому прогрессу.
Наноматериалы в источниках питания
Для решения проблемы с источниками питания ученые успешно объединили два наноматериала для создания новых носителей энергии, которые сочетают в себе лучшие качества батарей и суперконденсаторов.
Суперконденсатор — электрохимический компонент, который можно заряжать секунды, а не часы и может быть использован до 1 миллиона циклов подзарядки. Однако, в отличие от аккумуляторов, они не хранят достаточно мощности для работы наших компьютеров и смартфонов.
Новый суперконденсатор (ионистор) хранит большое количество энергии, перезаряжается быстро и может работать в течение более чем 10 000 циклов подзарядки. Ученые создали микросуперконденсатор, который достаточно мал, чтобы поместиться в носимых или имплантируемых устройствах. Всего одной пятой толщины листа бумаги, он способен сохранять более чем в два раза больше заряда чем типичная тонкопленочная литиевая батарея.
Суперконденсатор является новой меняющейся конфигурацией — очень маленьким аккумулятором питания с гораздо большей емкостью, чем предыдущие литий тонкопленочные источники.
Основой этих элементов питания стало соединение графена — материала, который может хранить электрический заряд, очень проводящего и перезаряжающегося очень быстро — с диоксидом марганца, который в настоящее время используется в щелочных батареях.
Исследователи обнаружили, что суперконденсатор или ионистор может быстро сохранить электрический заряд, также и от солнечных батарей в течение дня, удерживая заряд до вечера и затем используя на ночь. У этих источников питания длительный срок хранения и продолжительный срок службы благодаря особенностям накопления энергии. Принцип разделения зарядов легко обратим, так что отдавать энергию эти элементы питания могут действительно быстро. Их последовательное сопротивление выше, чем у простых конденсаторов, но гораздо ниже чем у аккумуляторов. Это дает возможность выдерживать большие разрядные токи. Показаны также перспективы использования для уличного освещения.
Эти источники на основе графена и диоксида марганца могут хранить много электрического заряда как в свинцово-кислотных аккумуляторах, но энергия может быть пополнена в считанные секунды, и они хранят примерно в шесть раз больше емкости.
Суперконденсаторы показывают большие надежды в реальных приложениях значительно улучшая технологии персональной электроники в ближайшем будущем.
