Stanfordi Ülikooli teadlased arendasid välja uue ja lihtsa „kastmise“ tehnika, mis võib oluliselt parandada superkondensaatorite suutlikkust. Meetodit, mida nimetatakse „elektrijuhtide kaitsemähkimiseks“, oleks võimalik rakendada mitmetele elektroodmaterjalidele. Seda meetodit oleks võib-olla võimalik kasutada ka uue põlvkonna elektroodide täiustamiseks, mida valmistatakse väävlist, liitium-magneesiumfosfaadist ja ränist liitium-ioon patareides.
Elektrijuhtide kaitsemähkimine võib tõsta superkondensaatorite võimekkust. Pilt: Guihua Yu
Superkondensaatorid, täpsemalt elektrilised kaksikkihilised või elektrokeemilised kondensaatorid võivad talletada palju suurema elektrilaengu kui tavapärased kondensaatorid. See on võimalik tänu kahekordsele kihile, mis moodustub nende seadmete elektrolüüdi ja elektroodi piiripinnal elektrivoolu mõjul, kirjutab physicsworld.com.
Elektrijuhtide kaitsemähkimise tehnika võib suurendada superkondensaatorite mahutavust, tõstes hüppeliselt elektroodide elektrijuhtivust, mis võimendab seadme võimet talletada elektrilaenguid. Zhenan Bao, Yi Cui ja kolleegide välja töötatud protsess tähendab grafeenist ja mangaanoksiidist valmistatud ühend-elektroodi kastmist lahusesse, mis sisaldab kas süsinik-nanotorusid või juhtivat polümeeri. Nanotorud või polümeer katavad elektroodi ja tõstavad selle võimet talletada elektrilaenguid: nanotorude kaitsekiht enam kui 20% ning polümeer 45% võrra.
Suurem spetsiifiline mahutavus
Uurijad saavutasid erimahtuvuse väärtusega umbes 380 F/g, mis on võrreldav teiste mangaanoksiidi baasil valmistatud elektroodidega, mille erimahtuvus jääb tavapäraselt vahemikku 250–400 F/g. Hübriidelektroodid näitavad aga head „mahtuvuse muutekiirust“, mis tähendab, et nendel põhinevad kondensaatorid säilitavad oma suure mahtuvuse ka suurel laadimise ja tühjenemise kiirusel. See on kontrastiks tavapärastele metalloksiidialusel töötavatele elektroodidele, millel on tavaliselt väike mahutavuse tempo nende madala elektroonilise ja ioonilise juhtivuse tõttu.
Tulemuseks võib lugeda seda, et uusi elektroode on võimalik kasutada enam kui 3000 laadimise-tühjendamise tsükli jooksul, säilitades samas enam kui 95% kondensaatori mahutavusest. Arvestades fakti, et nende elektroodide tõttu on kondensaatoril palju suurem spetsiifiline mahtuvus kui juba olemasolevatel tööstuslikel süsiniku baasil valmistatud superkondensaatoritel (150–250 F/g), tundub elektrijuhtide kaitsemähkimise tehnika paljutõotav
Energiasalvestus ja selle rakendused suures skaalas
„Meie välja töötatud hübriidelektroodisüsteem on paljulubav suureskaalalistes energiatalletuse rakendustes,“ sõnas teadustöö meeskonna juht Guihua Yu. „Ainete väljavaliku vaatenurgast on nii grafeen kui MnO2 atraktiivsed elektroodide materjalid, kuna nii süsinik kui mangaan on levinud ja odavad elemendid. Töötlemise seisukohast on meie lahuse baasil väljaarendatud katmismeetodi kasutamise ulatust lihtne tõsta.“
Uurijad töötavad nüüd seda meetodit kasutades liitium-ioon-patareide suutlikuse tõstmise kallal. „ Võib juhtuda, et meie uudset lähenemist võib olla võimalik laiaulatuslikult rakendada efektiivsemaks energiatalletuseks sobivate elektroodide materjalidele, s.t. kondensaatorites, millel on küll kõrge energiatihedus, kuid mille suutlikkus on seni olnud piiratud nende elektroodide mõnevõrra isoleerivama loomuse tõttu,“ väitis Yu.
Teadusartikkel: ,,Enhancing the Supercapacitor Performance of Graphene/MnO2Nanostructured Electrodes by Conductive Wrapping“
Leave a Reply