В лабораторных исследованиях новые электроды достигли рекордной для суперсонденсаторов удельной поверхностной емкости на единицу поверхности электрода, пишет EurekAlert.

По сравнению с батареями суперконденсаторы не такие емкие и не способны хранить заряд длительное время, однако, обладают рядом преимуществ: способностью к быстрой зарядке и сохранением производительности в течение десятков тысяч циклов. Их применяют, к примеру, в системах рекуперативного торможения электромобилей.

Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Крузе и Ливерморской национальной лаборатории уже демонстрировали сверхбыстрые электроды для суперконденсаторов, изготовленные при помощи напечатанного на 3D-принтере графенового аэрогеля.

В новом исследовании они применили улучшенный аэрогель для создания пористого каркаса, который затем был заполнен оксидом марганца, широко распространенным псевдоконденсатором.

Псевдоконденсатор — тип суперконденсатора, который запасает энергию посредством реакции на поверхности электрода. Этот принцип больше напоминает происходящее с аккумулятором, в отличие от суперконденсатора, который в основном использует электростатический механизм. Но проблема псевдоконденсаторов в том, что когда вы повышаете толщину электрода, емкость быстро понижается из-за диффузии ионов в объемной структуре.

Новое исследование продемонстрировало прорыв в уравновешивании массы и емкости псевдоконденсатора. Ученые смогли повысить массу до рекордных уровней — более 100 миллиграмм оксида магния на квадратный сантиметр без потери производительности, что в десять раз выше обычного для коммерческих устройств уровня.

Суперконденсаторы, изготовленные таким способом, показали хорошую стабильность, сохранив свыше 90% начальной емкости после 20 000 циклов заряда/разряда.

Литий-ионный конденсатор огромной емкости создали ученые Университета Райса из графеновой пены. Они использовали 3D-печать посредством автоматического наслаивания и лазерной обработки. Показатели конденсатора близки к теоретическому пределу для графита.