Учёные предлагают использовать микросуперконденсаторы для производства аккумуляторов

Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции разработали метод, который, по их мнению, представляет собой прорыв в производстве микросуперконденсаторов. Учёные считают, что использование микросуперконденсаторов может привести к революции в сфере зарядки и сроках эксплуатации аккумуляторов. Прежде всего, это касается аккумуляторных батарей для смартфонов и прочей электроники, а также электромобилей.

Изображение: wiley.com

Суперконденсаторы состоят из двух электрических проводников, которые разделяются изолирующим слоем. Они способны накапливать электроэнергию и имеют ряд преимуществ по сравнению со стандартными аккумуляторами. В частности, одним из плюсов является более быстрая зарядка. Кроме того, суперконденсаторы более эффективно распределяют энергию и имеют гораздо больший срок службы (число циклов-заряд-разряд) без потери производительности.

Если суперконденсатор комбинировать с аккумулятором в решении для электромобилей, то срок службы может быть увеличен до 4 раз. Речь идёт о решениях для коммерческих электромобилей. То же самое справедливо в отношении аккумуляторных решений для персональных электронных устройств или промышленных аккумуляторных систем.

Агин Вьяс говорит, что было бы очень удобно иметь возможность быстрой зарядки электромобиля без его замены. Предлагаемая ими технология позволит создавать аккумуляторы, имеющие значительно больший срок службы, чем современные модели. Кроме того, их не нужно будет перерабатывать в процессе сложной технологии утилизации.
 

Серьезной проблемой является производство таких решений

На практике современные суперконденсаторы имеют слишком большие размеры для различных приложений, где они могли бы быть полезны. По размеру они должны быть такими же, как и аккумулятор, к которому они подключаются. На данный момент эта проблема является основным препятствием для интеграции суперконденсаторов в мобильную электронику или электромобили. Поэтому большинство работ учёных в этой сфере направлено на создание суперконденсаторов, значительно меньших по размеру.

Агин Вьяс с коллегами как раз работают над созданием микросуперконденсаторов. Их размеры будут настолько маленькими, что они смогут уместиться в системные схемы, которые управляют различными функциями смартфонов, компьютеров, электродвигателей и практически всей электроники, которая используется сегодня. Своё решение исследователи называют «системой на кристалле».

Одной из наиболее важных проблем является то, что блоки суперконденсаторов с минимальными размерами должны быть изготовлены так, чтобы они были совместимы с прочими компонентами в системной схеме. Или же они должны легко адаптироваться для различных областей использования. В опубликованной статье демонстрируется производственный процесс, в котором микросуперконденсаторы интегрируются с наиболее распространенным способом изготовления системных схем (известным, как CMOS). Агин Вьяс говорит, что они использовали методику, которая известна как центрифугирование. По его словам, она является краеугольным камнем во многих производственных процессах. С помощью данного метода исследователи выбирают различные материалы для электродов, говорит Вьяс.

Учёные говорят, что предложенный метод является масштабируемым и обеспечит снижение затрат на производственный процесс. По их мнению, методика является большим шагом вперед в технологии производства и важным этапом на пути к практическому применению микросуперконденсаторов в промышленности, электромобилях и бытовой электронике. Сообщается также о разработке методов производства микросуперконденсаторов из десяти различных материалов в рамках одного унифицированного технологического процесса. Свойства микросуперконденсаторов можно будет легко адаптировать для различных конечных устройств.