Суперконденсаторы имеют ряд серьёзных преимуществ перед доминирующими сегодн на рынке батарей. Они сохраняют энергию электростатически, благодаря чему гораздо более стабильны и долговечны, чем электрохимические устройства. Но сегодняшние суперконденсаторы имеют невысокую удельную энергоёмкость, что ограничивает их применение в электронике.

Учёные из Кембриджского университета предложили способ усовершенствовать суперконденсаторы путём применения в них дешёвого и химически стабильного полимерного материала.

Гибкие, электропроводящие полимеры, такие как PEDOT, в качестве материала для хранения заряда превосходят традиционно используемые в суперконденсаторах соединения на основе углерода. Обычный электростатический механизм работы конденсаторов в них дополнен псевдоёмкостью — электрохимическим процессом, основанным на серии коротких и очень быстрых окислительно-восстановительных реакций.

В таких полимерах ионы могут проникать вглубь всего на пару нанометров, поэтому остальная часть материала просто непродуктивно занимает место. В прежних работах исследователи пытались улучшать мобильность ионов, нанося тонкий слой полимера на объёмные наноструктуры, однако такие конструкции получались довольно хрупкими и сложными в изготовлении.

В кембриджской лаборатории сконструировали гораздо более удобный в обращении материал. Он состоит из чередующихся и переплетающихся тонких слоёв двух полимеров: один (PEDOT) проводит электричество, а другой (PEO) накапливает ионы. Такая геометрия обеспечивает ионам доступ ко всему объёму материала, благодаря чему ёмкость суперконденсатора приближается к теоретическому пределу.

В испытаниях образец устройства продемонстрировал улучшенные гибкость и циклическую стабильность по сравнению с суперконденсатороми из одного PEDOT, кроме того, почти вдвое превзошёл последние по удельной ёмкости.

С результатами работы авторы ознакомили участников 255-й Национальной конференции Американского Химического Общества (ACS), которая на этой неделе проходит в Новом Орлеане.