Американские инженеры разработали легкий и гибкий ионистор из лигнина и диоксида марганца с крайне стабильными электрохимическими свойствами. Его удельная емкость оказалась в 900 раз выше, чем у других суперконденсаторов.

Устройства хранения энергии обычно выпускаются в виде батарей или суперконденсаторов, у которых есть существенные отличия друг от друга. Тогда как батареи запасают больше заряда на единицу объема, суперконденсаторы выдают намного большие токи за короткое время. Это позволяет им существенно сократить время зарядки устройств, по сравнению с аккумуляторами.

Внутренняя архитектура суперконденсаторов больше похожа на обычные конденсаторы, но, в отличие от последних, они могут быть разных форм, размеров и конструкций, в зависимости от применения. Более того, их можно изготавливать из различных материалов, пишет Science Daily.

Ученые из Техасского университета выбрали в качестве материала для электродов суперконденсатора наночастицы диоксида марганца. По сравнению с другими оксидами металлов, из которых часто делают суперконденсаторы, например, с рутением или оксидом цинка, диоксид марганца дешевле, чаще встречается в природе и безопаснее. Однако его недостаток в том, что у него низкая электропроводность.

Прошлые исследования показали, что лигнин, природный полимер, склеивающий древесные волокна, в сочетании с оксидами металлов повышает электрохимические свойства электродов.

Ученые обработали очищенный лигнин дезинфицирующими средствами, а затем воздействовали на него высокой температурой и давлением, чтобы запустить реакцию окисления, которая привела к отложению диоксида марганца на лигнине. Затем они покрыли этой смесью алюминиевую пластину, получив «зеленый» электрод. Наконец, они собрали суперконденсатор, поместив гель-электролит между этим электродом и другим, изготовленным из алюминия и активированного угля.

В ходе испытаний новый суперконденсатор продемонстрировал очень стабильные электрохимические свойства. В частности, удельная емкость, или способность устройства запасать электрический заряд, мало менялась даже после тысяч циклов зарядки и разрядки. Этот показатель был в 900 раз выше, чем у других суперконденсаторов. Кроме того, отмечают разработчики, их суперконденсатор очень легкий и гибкий.

«Мы разработали экологически безопасное устройство для хранения энергии, которое обладает превосходными электрическими характеристиками и может быть изготовлено легко, безопасно и с гораздо меньшей стоимостью», — заявил доктор Хун Лян, руководивший командой исследователей.