Команда ученых из Квинслендского технологического университета (QUT) разработала новую конструкцию конденсатора для энергоэффективных аккумуляторов. Плотность энергии в устройстве выросла на 28% по сравнению с распространенными литий-ионными аккумуляторами, а удельная мощность батареи увеличилась более чем в 10 раз. Практические применение нового подхода, сообщает New Atlas, в перспективе сможет увеличить запас хода электромобиля Tesla Model S Plaid с 837 км до 1070 км.

Несмотря на то, что суперконденсаторы способны накапливать энергию статически (с их помощью аккумуляторы быстро заряжаются), такие системы редко используются в коммерческих продуктах. Это связано с тем, что современные конденсаторы не способны хранить большое количество энергии и быстро теряют ее в режиме простоя, поэтому компании продолжают производить литиевые батареи без значительных изменений в спецификациях. Однако ученым из QUT удалось решить эту проблему — новая конструкция долго удерживает энергию, предлагает повышенную плотность и позволяет аккумуляторам быстро заряжаться.

Команда инженеров обратилась к отрицательным электродам на основе карбида титана и положительным на базе гибридного графена. Объединив эти материалы в одном корпусе, ученые получили суперконденсатор с мощностью, превышающей результаты коммерческих литиевых аккумуляторов в 10 раз, и плотностью энергии, сопоставимой с никель-металлгидридными элементами.

«Благодаря уникальному расположению электродов это устройство способно заполнить важный пробел в нынешних маломощных батареях и суперконденсаторах с низким энергопотреблением, а также проложит путь для многих новых применений», — заявил ведущий автор исследований Дипак Дубал.

Что касается фактических показателей, то плотность энергии достигла 73 Втч/кг, а удельная мощность — 1600 Вт/кг. Для сравнения, актуальные литий-ионные аккумуляторы обеспечивают удельную мощность от 250 до 340 Вт/кг. По словам ученых, с такими аккумуляторами электромобили могут заряжаться как минимум в пять раз быстрее, чем сейчас на самых продвинутых станциях зарядки. Более того, средний запас хода автомобилей с электрическим двигателем может вырасти примерно на 28%.

Ученые также добавили, что гибридный суперконденсатор оказался заметно надежнее литий-ионных аккумуляторов. В ходе серии экспериментов новая конструкция прошла 10 тыс. полных циклов зарядки и разрядки, сохранив 90% от первоначальной емкости. Литий-ионные батареи в аналогичном тесте теряли до 20% емкости.