Новейший метод создания электродов суперконденсаторной батареи, который не создает помех от пассивных компонентов.

Исследователи из Тихоокеанской Северо-Западной национальной лаборатории (PNNL) представили новый метод создания электродов для зарядки гибридных аккумуляторов, который обеспечивает выдающуюся электрическую емкость и долговременную стабильность. Ионная мягкая посадка — это метод, при котором электроды накапливают дополнительную энергию, а срок службы в два раза превышает обычный. Этот метод очень прост, благодаря чему получаются высокоэффективные, экономичные и долговечные аккумуляторные батареи.

Замечательным преимуществом ионной мягкой посадки является возможность создания поверхности электрода особым образом, при этом используются только лучшие молекулы из сложного состава исходных компонентов. Исследователи сосредоточились на применении этого способа создания электродов в гибридной батарее с быстро заряжающимся суперконденсатором. Это выгодно для гибридных электромобилей, которые намного удобнее, чем использовать литий-ионные аккумуляторы.

Джулия Ласкин, химик и научный сотрудник Тихоокеанской Северо-Западной национальной лаборатории Министерства энергетики США, заявила: “Это первый случай, когда кому-либо удалось собрать функционирующую батарею, используя ионную мягкую посадку”. Ведущий автор и химик PNNL Венкатешкумар Прабхакаран (Venkateshkumar Prabhakaran) добавил: “Это поможет нам ответить на важные научные вопросы об этой технологии накопления энергии, представляющей собой гибрид обычных литиевых перезаряжаемых батарей и суперконденсаторов, которые обладают очень высокой плотностью энергии”.

Ласкин и его команда использовали электроды-суперконденсаторы, состоящие из очень маленьких углеродных трубок, и распылили химическое вещество под названием полиоксометаллат или POM, которое содержит как положительные, так и отрицательные ионы, для создания гибридных электродов. При ионной мягкой посадке использовались только отрицательные ионы, содержащиеся в POM, которые оставались на поверхности электрода. Команда создала гибридную батарею размером в квадратный сантиметр, объединенную с ионно-жидкой мембраной, которая служила электролитом. Электролит имел форму твердого геля.

Команда ученых протестировала емкость накопителя энергии и циклы зарядки и разрядки, которые может выдержать гибридная батарея с мягкой посадкой, прежде чем она начнет постепенно разряжаться. Они также сравнили эту батарею с обычной гибридной батареей, используя метод электрораспыления. Результат ионной мягкой посадки по сравнению с обычным методом электрораспыления был замечательным. Ионная мягкая посадка позволила сохранить на треть больше энергии и накопила на 27% больше энергии, чем обычная. При минимальном количестве POM он обеспечивает гораздо более высокую емкость по сравнению с обычными электродами на основе POM на основе натрия, для достижения максимальной емкости которых требуется удвоить количество материала POM. Команда также поняла, что при использовании технологии мягкой посадки срок службы гибридных аккумуляторов удвоится.