Суперконденсаторы могут заряжаться практически мгновенно и при необходимости разряжать огромное количество энергии. Они могли бы полностью стереть ахиллесову пяту электромобилей — их медленное время зарядки — если бы они могли держать больше энергии.
И вот теперь китайские и британские ученые говорят, что нашли способ хранить в 10 раз больше энергии на единицу объема, чем предыдущие суперконденсаторы.
Эта гибкая графеновая конструкция суперконденсатора может хранить в 10 раз больше энергии, чем сопоставимая существующая технология.
Разделение команды между Университетским колледжем Лондона и Китайской академией наук опубликовало исследование и доказательство концепции нового дизайна суперконденсатора с использованием пленок графенового ламината и сосредоточения внимания на расстоянии между слоями. Исследователи обнаружили, что они могут радикально повысить плотность энергии, если точно подобрать размеры пор в мембранах к размеру ионов электролита.
Используя эту конструкцию, команда говорит, что достигнуто значительное увеличение объемной плотности энергии. Там, где «аналогичные быстродействующие коммерческие технологии» имеют тенденцию предлагать около 5-8 ватт-часов на литр, этот новый дизайн был протестирован при рекордных 88,1 Вт / л. Команда заявляет, что это «самая высокая из когда-либо зарегистрированных плотностей энергии для углеродных суперконденсаторов».
Эта цифра соответствует тому, что хранит типичная свинцово-кислотная батарея, но в то время как свинцово-кислотные батареи заряжаются очень медленно и предлагают довольно низкую плотность мощности, суперконденсаторы могут заряжаться очень и очень быстро и обладают большой удельной мощностью около 10 киловатт на литр.
Кроме того, кажется, что суперконденсаторы имеют длительный срок службы, сохраняя 97,8% их энергетической емкости после 5000 циклов, и они очень гибкие, выступая почти точно так же, когда согнуты на 180 градусов, когда они лежали плоско.
При тестировании суперконденсатор мог функционировать практически одинаково, лежал ли он горизонтально или согнулся на 180 градусов.
Однако есть но. Оно всегда есть. На самом деле, здесь есть три большие проблемы, помимо того факта, что это все еще находится на стадии исследования концепции.
Во-первых, эти суперкапы все еще гораздо менее плотные, чем литиевые аккумуляторы EV на верхней полке. Самая близкая оценка, которую я могу найти на том, что работает Тесла, является оценкой 2018 года 877,5 Вт / л, это означало бы, что суперкап должен быть в 10 раз больше батарейного блока Tesla, чтобы предложить тот же диапазон. Не случится. Имейте в виду, электромобилям не нужно будет предлагать 430-мильную (700 км) дистанцию, если их доливать еще чаще, чем бензиновую машину. Подавляющее большинство автомобилей будет легко проходить менее 100 миль (160 км) в день,
и короткая остановка каждые полтора часа в длительной поездке может не иметь большого значения для многих водителей.
Вторая проблема: суперконденсаторы имеют тенденцию пропускать энергию, а не хранить ее очень хорошо. Вы можете обнаружить, что ваш электромобиль отключен, если вы оставите его без зарядного устройства на неделю или две. Хотя, чтобы быть справедливым, когда они заряжаются так быстро, можно и не возражать.
И третий вопрос: эта вещь сделана из графена, любимого чудо-материала каждого, который призван революционизировать все: от электроники до защиты от комаров, авиации, краски для волос, бетона, кроссовок, пуленепробиваемых устройств, громкоговорителей и всех других областей, в которых он был исследован.
… Но на сегодняшний день никто не производит его в массовых коммерческих массовых коммерческих количествах по цене, которая делает возможным использование огромных графеновых сверхпроводниковых элементов.
Тем не менее, исследователи настроены оптимистично. «Успешное хранение огромного количества энергии в компактной системе является значительным шагом на пути к усовершенствованной технологии накопления энергии», — сказал старший автор и декан UCL по математическим и физическим наукам, профессор Иван Паркин (UCL Chemistry).
«Мы показали, что он [супераккумулятор] заряжается быстро, мы можем контролировать его выход, и он обладает превосходной долговечностью и гибкостью, что делает его идеальным для разработки для использования в миниатюрной электронике и электромобилях. Представьте, что вам потребуется всего 10 минут для полной зарядки вашего электромобиля или пара минут для вашего телефона, вместо того, что это будет длиться весь день».
О, мы представляем, профессор Паркин, мы все понимаем, все в порядке. И знаем, что существует множество других применений суперконденсаторов, где такая технология может мгновенно проявить себя, если она попадет в производство.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Energy.
Источник: Университетский колледж, Лондон.
