Ускоритель частиц помог повысить емкость электродов для суперконденсаторов

Инженеры из Сколтеха, МФТИ и Института нанотехнологий микроэлектроники РАН в пять раз повысили удельную ёмкость, ключевую характеристику углеродного материала, используемого в электродах суперконденсаторов. Так называются вспомогательные энергонакопители, которые применяются в тандеме с обычными аккумуляторами в электромобилях, поездах, портовых кранах и др. Улучшить свойства углеродных наностенок удалось путём облучения этого материала оптимальной дозой ионов аргона. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports и поддержано Российским научным фондом.

В отличие от традиционных аккумуляторов, например литий-ионных, суперконденсаторы могут заряжаться или отдавать энергию почти мгновенно. Поэтому они отлично дополняют электрохимические накопители в момент пикового расхода энергии: при всплеске потребления в энергосети, подъёме груза, начале движения электротранспорта. А при торможении оборудованный суперконденсаторами электропоезд может возвращать часть энергии. Кроме того, суперконденсаторы работают в более широком диапазоне температур, меньше подвержены износу, способны повысить скорость зарядки и продлить срок службы литий-ионного аккумулятора, менее пожароопасны и сравнительно легко утилизируются.

«Чем больше энергии смогут запасать суперконденсаторы, тем активнее они будут внедряться. Мы исследуем возможности улучшить их характеристики за счёт обработки углеродного материала электродов, — рассказывает руководитель исследования, старший преподаватель Центра технологий материалов Сколтеха Станислав Евлашин. — Ранее в этом году мы уже показали, как добиться повышения ёмкости за счёт внедрения в углеродные наностенки атомов других элементов. А в этот раз мы добились ещё большего прироста ёмкости, облучив тот же углеродный материал аргоном из ионного ускорителя.

Евлашин и его коллеги уже много лет работают над разработкой новых типов и оптимизацией свойств уже существующих форм суперконденсаторов — электрических устройств, способных запасать в себе большие количества энергии и почти мгновенно выделять ее назад почти неограниченное число раз. Их использование в электромобилях и электроавтобусах позволяет экономить ресурс литий-ионных аккумуляторов, а также снижает вероятность перегрева и взрыва этих батарей.

Источник: Пресс-служба Сколтеха