Уходящий год определенно запомнится многочисленными историями, связанными со взрывами, возгораниями или выходом из строя аккумуляторов различных устройств. Больше всего отличилась Samsung, которой пришлось снять из-за этого Galaxy Note 7 с производства, и GoPro, приостановившая продажу дронов Karma, но в новостях регулярно мелькали заголовки о возгорании аккумуляторов в iPhone и других мобильных устройствах. 

Производители и обычные люди наконец сняли розовые очки и вспомнили, что современные литий-ионные аккумуляторы далеки от идеала. Пока гонка технических инноваций увеличивала количество ядер в процессорах, плотность писклей в дисплеях и объем оперативной памяти, аккумуляторы почти никак не менялись и ушли недалеко от своей первоначальной конструкции, показанной Sony в 1991 году. 

Нашумевшая история с Galaxy Note 7 может стать тем необходимым толчком для исследований в этой сфере, который сможет кардинально улучшить современные аккумуляторы. И первые шаги в этой области уже делаются.

Ученые из Университета Центральной Флориды создали прототип батареи из супреконденсаторов, которая не теряет свои свойства держать заряд даже после 30 тысяч циклов полной зарядки. Новая батарея имеет более высокую пропускную способность по отношению к традиционным литий-ионным аккумуляторам, что позволяет ей заряжаться в 20 раз быстрее.

Супреконденсатор хранит заряд не с помощью химических реакций, а на поверхности двумерных пластин, которые должны иметь большую площадь поверхности, чтобы вместить большое количество электронов. В качестве материала для подобных пластин используется графен, который крайне трудно взаимодействует с любыми другими материалами, поэтому создание подобного суперконденсатора – настоящий вызов для ученых.

 

Графе́н (англ. graphene) — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом, находящихся в sp²-гибридизации и соединённых посредством σ- и π-связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить как одну плоскость графита, отделённую от объёмного кристалла. По оценкам, графен обладает большой механической жёсткостью и рекордно большой теплопроводностью. Высокая подвижность носителей заряда (максимальная подвижность электронов среди всех известных материалов) делает его перспективным материалом для использования в самых различных приложениях, в частности, как будущую основу наноэлектроники и возможную замену кремния в интегральных микросхемах.

Википедия.

Команде Университета Центральной Флориды удалось разработать простую схему химического синтеза, позволяющую интегрировать обычные материалы с двумерными, что позволит создать суперконденсаторы обладающие рекордными показателями плотности энергии, плотности мощности и циклической стабильностью. Графен оборачивается вокруг высокопроходимых одномерных нитевидных нанокристалов, что позволяет электронам быстро добираться от ядра к оболочке аккумулятора. 

Батареи, основанные на таких конденсаторах, не будут взрываться, смогут прослужить много лет, а самое главное – будут заряжаться в считанные секунды. Это позволит создать электромобили и мобильные устройства нового поколения, которые не будут так сильно привязаны к источникам энергии, как сейчас.