Ученые из «Сколково» придумали эластичный супеконденсатор из нанотрубок

Ученые из Сколковского института науки и технологий (Сколтех) и университета Аалто (Финляндия) предложили делать суперконденсаторы из однослойных углеродных и борнитридных нанотрубок, сообщает пресс-служба Сколтеха. Такие конденсаторы могут использоваться в современной портативной электронике, а также для временного обеспечение электроснабжения, например, в случаях строительства и ремонта автодорог.

---

«Технология изготовления таких суперконденсаторов очень проста, поскольку она основана на методах сухого осаждения и аэрографии. Благодаря своей стабильной работе устройство является перспективным для носимой электроники и гибких систем хранения энергии», — говорит профессор Сколтеха Альберт Насибулин.

Суперконденсаторы — это устройства для накопления энергии, которые могут в будущем заменить обычные аккумуляторы. Чтобы суперконденсаторы можно было использовать в носимой и портативной электронике, материал, из которого делают сепаратор (слой вещества, разделяющего электроды в суперконденсаторе), должен быть эластичным. Можно использовать сепараторы из полимеров, но они непрочные и плохо смачиваются водными электролитами. Кроме того, их толщина для суперконденсаторов достаточно велика (0,2 мм), что приводит к высоким внутренним сопротивлениям устройств на их основе.

Ученые предложили делать сепараторы из борнитридных нанотрубок (БННТ), которые имеют свойства диэлектрика, к тому же они прочнее и эластичнее других полимеров. Кроме того, ученые предложили делать электроды суперконденсаторов из пленок однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ) — пористого материала с низким сопротивлением и высокой прочностью.

Тесты показали, что устройство из нанотрубок сохраняет 96% от его начальной емкости после 20 тыс. циклов зарядки/разрядки. Эластичный прототип суперконденсатора выдерживает по меньшей мере 1 тыс. циклов деформации на 50% растяжения от начальной длины при небольшом увеличении объемной емкости и объемной плотности мощности после растяжения. Кроме того, в сравнении с имеющимися устройствами такого типа, данный эластичный прототип имеет низкое сопротивление, равное 250 Ом.

«В этой работе мы выбрали пленки ОУНТ и БННТ в качестве электродов и сепаратора эластичного суперконденсатора, соответственно, которые легко используются вместе благодаря их структуре, усиливающей связь на интерфейсе двух материалов и позволяющей тестировать и характеризовать устройство в целом при механическом растяжении. Мы успешно решили проблему снижения толщины и сопротивления сепараторного слоя, сохраняя эластичные свойства устройства», — уточнил аспирант Сколтеха Евгении Гильштейн.

Применение автономных энергетических систем с использованием суперконденсатора целесообразно в случаях, когда основные источники электрической энергии настолько удалены от дороги и оборудования дорожной инфраструктуры, что прокладка кабельных сетей для питания нагрузки обходится дороже.