Из графеновой пены собрали литий-ионный конденсатор огромной емкости
Logo
Cover

Ученые из Университета Райса разработали простой способ производить трехмерные проводники из графеновой пены при помощи лазера. Процесс напоминает игру, но несет в себе серьезные перспективы в области хранения энергии и создания гибких сенсоров. Ради эксперимента из первых блоков пены собрали конденсатор, показатели которого близки к теоретическому лимиту для графита.

2092

Впервые лазерно-индуцированный графен был создан в 2014 году при помощи нагревания лазером слоев полиимида — износостойкого пластика. До сих пор этот метод не считался практичным. Но специалисты Райса изготовили прототип машины, которая производит 3D-объекты из графеновой пены посредством автоматического наслаивания и лазерной обработки.

Метод не требует металлических катализаторов и легко масштабируется, пишет Phys.org. Процесс создания напоминает приготовление многослойного сэндвича. Нижний слой крепится к полиимидному основанию, второй кладут поверх него стороной, покрытой этиленгликолем. Полиимидная верхушка под действием лазера сгорает, превращаясь в графен, и процесс повторяется, пока блок не будет завершен. Этиленгликоль выпаривается, остатки полиимида сжигают в печи — и в результате остается губчатый блок углерода, который можно соединить с другими блоками, как деталь конструктора.

Ради эксперимента химики построили из таких блоков литий-ионные конденсаторы. Гравиметрическая емкость этого анода достигла 354 миллиампер-час на грамм, что приближается к теоретическому лимиту графита. А емкость катода превзошла среднюю емкость других углеродных материалов.

В топливных элементах они сохранили около 70% емкости после 970 циклов заряда/разряда.

«Это отличные результаты для нового поколения литий-ионных конденсаторов, которые объединяют лучшие качества литий-ионных батарей и гибридных конденсаторов», — говорит Джеймс Тур, глава химической лаборатории университета.

Весной международная группа ученых сообщила о новом достижении: они научились менять электропроводность графена, которая иногда слишком велика для применения этого материала на практике.