Учёные из Университета Центральной Флориды (UCF) создали экспериментальную суперконденсаторную батарею, которая работает как новая даже после 30 тысяч перезарядок. Эта исследовательская работа позволит создать высокоёмкостную быстрозаряжаемую батарею, срок использования которой в 20 раз дольше, чем у обычных литий-ионных элементов. «Можно будет заряжать свой мобильный телефон всего за несколько секунд, и этой зарядки будет хватать на неделю работы телефона», — говорит научный сотрудник UCF Нитин Чаудхари.
Суперконденсаторы заряжаются очень быстро, потому что они статически накапливают электричество на поверхности материала, а не с помощью химических реакций, как в аккумуляторах. Для этого требуется листы из «двумерных» материалов с большими площадями поверхности, которые могут вместить большое количество электронов. В научно-исследовательских разработках главным образом используют в качестве двумерного материала графен.
Однако, по словам учёных из UCF, интегрировать графен с другими материалами, применяемыми в суперконденсаторах, довольно сложно. Поэтому они использовали 2D металлические материалы (TMD) толщиной всего несколько атомов для обертывания высокопроводимой 1D нанопроволоки, что позволяет электронам быстро переходить от ядра к оболочке. Это даёт возможность изготавливать достаточно простым способом быстрозаряжаемый материал с высокой энергоёмкостью и высокой плотностью энерговыделения. «Мы разработали простой процесс химического синтеза, который позволяет хорошо интегрировать имеющиеся материалы с двумерными материалами», — говорит исследователь Юнг.
Разработка находится на начальном этапе, и поэтому рано говорить о промышленном внедрении технологии, но перспективы выглядят многообещающими. «Наша разработка превосходит используемые сегодня в небольших электронных устройствах материалы по таким показателям, как энергоёмкость, плотность энерговыделения и циклическая стабильность», — сказал Чаудхари.
Юнг называет это исследование экспериментальной проверкой выдвинутой концепции, и сейчас команда учёных собирается запатентовать своё изобретение. При налаживании серийного производства можно будет использовать в мобильных устройствах новые (невзрывоопасные) элементы питания с длительным сроком службы, которые будут заряжаться за считанные секунды.
