О новом способе улучшения способности суперконденсаторов сохранять энергию, в статье для журнала Science сообщила команда китайских исследователей.

Повышенная удельная энергоемкость это то, чем суперконденсаторы, как правило, использующие углеродные электроды, отличаются от традиционных конденсаторов. Но тем не менее, по этой важной характеристике даже они пока не могут конкурировать с электрохимическими батареями, хотя по другим – скорости зарядки и разрядки, долговечности – значительно их превосходят.

Работа инженеров Пекинского университета, Шанхайского института керамики и Университета Пенсильвании (США) позволила сократить отставание суперконденсаторов – их удельная энергоемкость была повышена в три раза, до 41 Вт ч/кг (19,5 Вт ч/л).

При изготовлении опытного устройства, ученые использовали шаблон из кремниевых трубок. С помощью процедуры химического осаждения из газовой фазы эти трубки изнутри покрывали углеродом. Затем кремний удаляли, оставляя трубки из углерода длиной от 4 до 6 нм. Этот материал легировались атомами азота, а под конец спрессовывали, получая графеновую пену, из которой и делали электроды суперконденсатора. В водных электролитах их удельная емкость составляла 855 фарад на грамм.

Авторы утверждают, что вносимые атомами азота дефекты инициируют окислительно-восстановительные реакции, которые трансформируют инертный графеноподобный слоистый углерод в электрохимически активную субстанцию без ухудшения его электрической проводимости. Таким образом, устройство по-прежнему способно работать так же быстро, как и обычный суперконденсатор, но, отчасти, уже является электрохимической батареей, обеспечивая присущий той прирост энергоёмкости.

Продолжая исследования в этом направлении, ученые рассчитывают создать суперконденсатор, способный конкурировать даже с литий-ионными батареями, но обеспечивающий полную зарядку телефонов за несколько секунд. В ближайшей же перспективе они готовят к внедрению в коммерческие продукты уже имеющийся прототип суперконденсатора.