В Стэнфордском университете (США) была опробована перспективная методика создания электродов для «суперконденсаторов» (конденсаторов с двойным электрическим слоем).

Материалом для экспериментов стали наноструктурированные электроды на базе графена и диоксида марганца, отличающиеся простотой изготовления, невысокой стоимостью и доступностью исходных материалов. Заготовки формировались на основе полиэстерной ткани, которую погружали в графеновые «чернила», высушивали, получая стабильное покрытие, и наносили поверх него MnO₂.

Распространение подобных MnO₂-электродов сдерживают слабые электронная и ионная проводимости, ведущие к низкой плотности мощности. Пытаясь устранить этот недостаток, учёные несколько усложнили описанную выше технологию, добавив ещё одну операцию — создание проводящей оболочки из углеродных нанотрубок или полимера (полиэтилендиокситиофен:полистиролсульфоната).

Рис. 1. Схема электродов с проводящей оболочкой и результаты измерений. Чёрным отмечены характеристики обычных электродов на базе графена и диоксида марганца, красным — электродов с покрытием из нанотрубок, синим — устройств с полимерным покрытием. (Иллюстрация из журнала Nano Letters).

Измерения показали, что

проводящая оболочка увеличивает удельную ёмкость MnO₂-электродов сразу на 20 (в случае нанотрубок) или 45 процентов и приближает её численное значение к 400 Ф/г. Кроме того, **модифицированные наноструктуры из графена и MnO₂ продемонстрировали отличную эксплуатационную долговечность, сохранив более 95% исходной ёмкости по завершении 3 000 рабочих циклов.

В ближайшем будущем авторы хотят выполнить аналогичные опыты с электродами литий-ионных аккумуляторов.

«Наша методика создания проводящей оболочки подходит для самых разных электродных материалов, которые обеспечивают высокую плотность энергии, но не реализуют свой потенциал из-за слабой проводимости», — замечает участник исследования Гуйхуа Юй (Guihua Yu).

Полная версия отчёта опубликована в статье:

Guihua Yu, Liangbing Hu, Nian Liu, Huiliang Wang, Michael Vosgueritchian, Yuan Yang, Yi Cui, and Zhenan Bao Enhancing the Supercapacitor Performance of Graphene/MnO2 Nanostructured Electrodes by Conductive Wrapping. – Nano Letters. – 2011. – 11(10). – pp. 4438–4442; DOI: 10.1021/nl2026635.