Бумажные суперконденсаторы бьют рекорды мощности и плотности

По сравнению с батареями суперконденсаторы обычно обладают высокий удельной мощностью, но низкой плотностью энергии. Профессор Ли Сын-Ву и его коллеги решили повысить плотность энергии суперконденсатора, не снижая его удельную мощность. Для начала они погрузили бумагу в раствор поверхностно-активного вещества (ПАВ), с помощью которого нанесли на бумагу золотые наночастицы. Поскольку волокна целлюлозы пористые, ПАВ и наночастицы создают конформное покрытие на каждой ее нити.

Повторив этот шаг несколько раз, ученые создали проводящую бумагу, к которой добавили слои металлических оксидов (например, оксида марганца) для хранения энергии. С помощью наслоения лигандов они смогли минимизировать контактное сопротивление между соседними металлами и/или наночастицами оксидов металла. Весь процесс осуществлялся при комнатной температуре и позволил добиться желаемых электрических свойств.

Максимальная мощность нового суперконденсатора составила 15,1 мВт/см2, плотность энергии — 267,3 мкВт*ч/см2, что значительно превосходит обычные бумажные или тканевые суперконденсаторы. Следующим шагом ученых станет испытание технологии на гибких тканях и разработка гибких батарей, способных работать с суперконденсаторами, а также снижение стоимости устройства за счет использования менее дорогих металлов — серебра или меди, пишет Futurity.

«Нет никаких ограничений по размеру образцов, которые можно производить, — говорит Ли. — Нам только нужно определить оптимальную толщину слоя, который обеспечит хорошую электропроводность с минимальным использованием наночастиц, чтобы получить правильный баланс цены и производительности».

Электроды новой конструкции, изобретенные учеными Дрексельского университета (США), открывают путь к устройствам сверхбыстрого хранения энергии, которые заряжаются и разряжаются за секунды, но накапливают гораздо больше энергии, чем современные суперконденсаторы.