Сотрудники Университета Тохоку (Япония) оценили возможности перспективного электродного материала для «суперконденсаторов» (ионисторов, конденсаторов с двойным электрическим слоем).

Отличительной чертой ионисторов считается большая плотность энергии, на порядки превосходящая показатели обычных электролитических конденсаторов. Увеличение площади поверхности электродов в ионисторе даёт ощутимую выгоду, и эту задачу обычно решают с помощью пористых материалов. Ионы, естественно, должны быстро перемещаться сквозь поры, что гарантирует высокую скорость зарядки.

Легко понять, что ионы будут двигаться быстрее, если поры сделать большими, но это противоречит другому условию: плотность электродного материала не должна быть слишком низкой, иначе малая плотность адсорбируемых ионов приведёт к падению объёмной ёмкости. Электродный материал, таким образом, должен обеспечивать разумный баланс характеристик.

По утверждению авторов, протестированный ими углерод на подложке из цеолита (алюмосиликатного минерала) обладает едва ли не оптимальным сочетанием свойств. Пористый цеолит здесь используется в качестве «шаблона» и на конечном этапе изготовления удаляется плавиковой кислотой, а искомый углеродный материал получает упорядоченную структуру и поры диаметром в 1,2 нм. Наиболее выгодный размер пор был подобран экспериментально.

Рис. 1. Наноразмерные поры в углеродном материале (иллюстрация из Journal of the American Chemical Society).

В опытах с органическим электролитом изученный материал обеспечивал высочайшую гравиметрическую (140–190 Ф/г) и объёмную (75–83 Ф/см³) ёмкость. Более того, такие показатели поддерживались при сильном токе — до 20 А/г.

Полная версия отчёта будет опубликована в статье:

Hiroyuki Itoi, Hirotomo Nishihara, Taichi Kogure, and Takashi Kyotani Three-Dimensionally Arrayed and Mutually Connected 1.2-nm Nanopores for High-Performance Electric Double Layer Capacitor. – J. Am. Chem. Soc., Article ASAP; DOI: 10.1021/ja108315p; Publication Date (Web): January 5, 2011.*