Вчені розробили нову форму графену — так званий багатошаровий відновлений оксид графену (M-rGO), який значно покращує щільність енергії та потужності суперконденсаторів. Цей прорив може прискорити розробку швидшої зарядки та зберігання енергії більшої ємності для електромобілів (EV), портативної електроніки тощо.
Обмеження сучасних технологій зберігання
Традиційні батареї зберігають енергію хімічно, тоді як суперконденсатори зберігають енергію електрохімічно, пропонуючи переваги як у кількості енергії, яку вони можуть утримувати в певному просторі (щільність енергії), так і в швидкості її передачі (потужність). Однак існуючі суперконденсатори історично показали погану роботу через неефективність графенової структури, яка обмежує накопичення енергії. Графен, хоча і ідеальний для щільних електродів, має тенденцію злипатися, обмежуючи рух іонів, необхідних для заряджання та розряджання.
Новий підхід: багатомасштабний відновлений оксид графену (M-rGO)
Дослідники вирішили цю проблему, розробивши M-rGO, матеріал на основі графену, створений шляхом двоетапного процесу нагрівання. Отримана структура заплутана та вигнута, створюючи мережу з кількома шарами, які максимізують площу поверхні для накопичення енергії без втрати рухливості іонів. Цей підхід усуває недоліки попередніх тривимірних графенових структур, які часто були громіздкими та неефективними.
Наслідки для електромобілів та інших сфер
Потенційне застосування M-rGO широке:
- Електромобілі: Швидший час заряджання та довший запас ходу.
- Портативна електроніка: Більш компактні та потужні акумулятори для смартфонів, ноутбуків і планшетів.
- **Дрони та переносні пристрої: ** Покращена доставка енергії в компактних форм-факторах.
Дослідницька група включила M-rGO в мішечні елементи — гнучкі ламіновані акумуляторні блоки, поширені в сучасних пристроях. Це демонструє практичність і масштабованість матеріалу, оскільки графіту (сировини) багато і він недорогий.
«Цей матеріал може революціонізувати наш підхід до зберігання енергії, зробивши високоефективні суперконденсатори життєздатною альтернативою традиційним батареям у більш широкому діапазоні застосувань».
Результати, опубліковані в Nature Communications 15 вересня, показують, що M-rGO має потенціал для розкриття повного потенціалу зберігання енергії на основі графену. Ця розробка є значним кроком до майбутнього, де пристрої заряджаються швидше, служать довше та вимагають менш громіздкого обладнання.
