Появление графеновых суперконденсаторов

Когда был открыт графен – наноматериал, по сути являющийся плоской гексагональной решеткой из sp2-гибридизированных атомов углерода, среди его свойств, помимо исключительных теплопроводности и твердости, обнаружилась высокая электропроводность. Именно подвижность электронов обуславливает возможность замены кремниевых элементов в микросхемах на графеновые.

Все существовавшие до сегодняшнего дня прототипы суперконденсаторов обладали рядом больших недостатков: несмотря на их способность накапливать и отдавать электрическую энергию с очень высокой скоростью, малая емкость деталей и быстрое разрушение находящихся внутри электродов делала их непригодными для практического использования.

Решение использовать графен как материал для изготовления суперконденсаторов принадлежала корейскому ученому Сэнтэкумэру Кэннэппэну из Института науки и техники города Кванджу. Для получения материала, обладающего необходимыми характеристиками, смесь окиси графена, гидразина и воды, измельченную ультразвуком, спрессовали в диски и сушили под давлением 300 кг/см при температуре 140 градусов по Цельсию на протяжение пяти часов. Созданное таким образом вещество обладало пористой природой, а эффективная площадь ее поверхности для одного грамма вещества равнялась площади поля для баскетбола. Пористость этой формы графена позволила увеличить электроемкость изготовленного из нее суперконденсатора за счет заполнения свободного пространства раствором электролита EBIMF 1 M.

Электроемкость полученных графеновых суперконденсаторов не меньше, чем у литий-ионных аккумуляторов, зато скорость зарядки и разрядки новых конденсаторов заметно выше. Плюс ко всему, конденсаторы из графена могут выдерживать более десяти тысяч рабочих циклов без потери своих характеристик.

Такие суперконденсаторы просты в изготовлении и могут быть использованы, например, в изготовлении аккумуляторов для автомобилей, обладающих электрическим двигателем.