Полимерные материалы, разработанные и протестированные специалистами университетов Сарри и Бристоля, превосходят литий-ионные батареи по части хранения энергии и могут быть использованы в качестве суперконденсаторов.
Директор исследовательского центра Superdielectrics Дональд Хайгейт изучал материалы, изначально предназначенные для мягких контактных линз, в течение 40 лет. В частности, его заинтересовал гидратогенный углеводородный полимер, который ученые решили использовать в качестве основы для мембраны в топливных элементах. Обычно для этих целей применяют фтороуглерод, потому что он более стойкий к коррозии. Однако, если внести изменения в полимерные цепочки, материал становится более устойчивым.
Затем необходимо было придать материалу свойства электронной активности, и это также удалось сделать. Год назад ученые добились того, что диэлектрические свойства полимера оказались от 1000 до 10 000 раз лучше, чем у существующих электролитов.
В ходе испытаний исследователи добились максимальной практической мощности в 4Ф/см2 на гладких электродах из металлической фольги. Современные суперконденсаторы на рынке обычно достигают 0,3Ф/см2. Еще более важно то, что удалось достичь результата 11-20Ф/см2, когда полимеры использовались вместе с особым образом обработанными электродами из нержавеющей стали.
Если таких показателей емкости можно добиться в производстве, то плотность энергии суперконденсаторов достигнет 180 Вт*ч/кг — больше, чем у литий-ионных батарей, пишет The Engineer.
В отличие от батарей суперконденсаторы заряжаются и разряжаются быстро, но до сих пор к их недостаткам относилась низкая плотность энергии, приблизительно 1/20 от возможностей батареи. Сейчас их используют, например, в Китае в общественном транспорте, но такой автобус вынужден заряжаться почти на каждой остановке. Если бы можно было увеличить их плотность, это ускорило бы развитие электротранспорта.