Суперконденсатор замість акумулятора електромобіля?

Суперконденсатор замість акумулятора електромобіля?

Суперконденсатори швидко заряджаються, але щільність зберігання енергії в них нижче, ніж у Li-ion-батареях. Нова технологія може все змінити.

Електротранспорт стає дедалі популярнішим: збут електромобілів зростає, дрони витісняють кур’єрів, мегаполіси чекають на Hyperloop. Одна з основних проблем розповсюдження електротранспорту полягає в тому, що інфраструктура обслуговування електромобілів у світі поки що не надто розвинена. Зокрема, заряджаються вони досить довго, особливо якщо порівнювати з часом заправлення транспорту на двигунах внутрішнього згоряння, тому зарядні станції постійно зайняті, а власникам електрокарів доводиться обладнувати місця для заряджання самостійно. Так само і ємність батарей геть не ідеальна. Найпопулярніша сьогодні технологія виробництва літій-іонних акумуляторів для компактних міських седанів. Але, зарядивши за кілька годин такі батареї, можна забезпечити лише півтори-дві години їзди по трасі. Щоб зробити використання електромобілів зручнішим, треба розробити акумулятори, у яких буде істотно зменшено час заряджання або ж значно збільшено енергоємність.

Як повідомляє The Engineer, британські дослідники створили полімерні матеріали, які перевершують літій-іонні батареї за здатністю зберігати енергію, і навіть більше – їх можна використовувати в суперконденсаторах.

Нагадаємо, що основні відмінності суперконденсатора від літій-іонної батареї такі: суперконденсатор заряджається за лічені секунди, має величезну кількість циклів перезаряджання (близько мільйона), ефективно працює за низьких і високих температур, але має низьку питому потужність (у рази нижче) і енергоємність (у десятки разів нижче), ніж у Li-ion, а також вирізняється досить високою вартістю кіловат-години.

Технологія ж виробництва літій-іонних акумуляторів дає змогу створювати пристрої з високими питомими потужністю та енергоємністю; але за порівняно низької ціни вони не можуть похвалитися швидкістю заряджання (години), у них мало циклів перезаряджання (сотні), та й тривалість життя відчутно менша, ніж у суперконденсаторів. Крім того, діапазон робочих температур у літій-іонних акумуляторів практично обмежено кімнатною температурою ±20 °С.

Як це нерідко буває, революційне рішення, що поєднує переваги суперконденсатора та літій-іонної технології, було знайдено в суміжній галузі. Під час дослідів з речовиною, яку створили для виготовлення контактних лінз, директор з науки компанії Superdielectrics доктор Доналд Хайгейт виявив, що цей матеріал перевершує найкращі зразки електролітів за своїми властивостями зберігати енергію. Водний вуглеводневий полімер можна нанести на електроди з фольги і отримати конденсатор ємністю 4 Ф/см², тоді як наявні суперконденсатори зазвичай мають показник на рівні 0,3 Ф/см². Як стверджують дослідники, коли використовувати електрод зі спеціально обробленої нержавкої сталі (це предмет патенту, і дані про метод не розголошують), можна досягти фантастичних показників 11–20 Ф/см². Якщо в масовому виробництві вдасться домогтися подібних результатів, то потенційно можна створити суперконденсатори з питомою енергоємністю до 180 Вт⋅г/кг. Цей показник можна порівняти з можливостями найкращих зразків літій-іонних акумуляторних батарей.

Із готовим продуктом заряджання електромобіля триватиме лічені секунди, суперконденсатор зможе працювати в більшому діапазоні температур, що відкриє можливість ефективно використовувати електротранспорт у будь-яких регіонах планети. Але поки це справа майбутнього.

Підписуйтесь на наш канал у Telegram