ГИБРИДНЫЙ ГРАФЕНОВЫЙ СУПЕРКОНДЕНСАТОР СК-АК

В области современной энергетики активно развиваются новые энергетические технологии - электрохимические накопители электрической энергии. Эта отрасль энергетики становится конкурентом традиционным мощностям, развиваемым в течение последнего столетия, энергетическим технологиям. В современном мире бурными темпами внедряются автомобили на электрической тяге. Электромобиль не только экологически безопасный вид транспорта, но и наиболее экономичный. Стоимость энергии (электроэнергия) для электромобиля почти в 10 раз ниже стоимости энергии для двигателя внутреннего сгорания (высококачественный бензин). Если принять во внимание, что 68% нефти идёт на обеспечение автомобильного транспорта, конкуренция между нефтяной промышленностью и электротранспортом становится очевидной.

Развитие современных электрических энергонакопителей идёт очень высокими темпами. Литий-ионные аккумуляторы имеют очень широкий спектр применения – от источника питания сотового телефона и планшета, до силового агрегата электровелосипеда, электромобиля и самолёта. Наблюдается стремительный рост удельной ёмкости, всё более разнообразными становятся катодные материалы, увеличиваются мощностные и ресурсные характеристики этих устройств.

Однако, некоторые задачи остаются им пока не по силам. Происходит это по следующим причинам: относительно недостаточный ресурс работы (небольшое количество циклов «заряд-разряд»); существенное уменьшение ресурса при работе в пиковых режимах при разряде и заряде; наличие специальных требований к глубине разряда, пожароопасность при больших нагрузках.

На помощь идут суперконденсаторы. У суперконденсатора одно очень важное преимущество – он работает в области очень высоких удельных мощностей. Электроды суперконденсатора, сделанные обычно из специальных углей с высокоразвитой поверхностью, позволяют ионам электролита передвигаться с высокой скоростью, обеспечивая огромные токи. Низкое сопротивление электродов суперконденсаторов позволяет создавать устройства с высоким КПД, низкими потерями и большим количеством (до 1000 000) рабочих циклов.

Нам представляется очень перспективным скрестить литий-ионный аккумулятор и суперконденсатор с таким прицелом, чтобы все положительные свойства этих устройств остались в новом, гибридном, устройстве – СК-АК.

Это удалось сделать сотрудникам Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля и компании «Конгран». Вместо традиционных материалов катодов аккумулятора мы применяем специальным образом функционализированный графен – новый углеродный материал с уникальными свойствами, за исследования которого наши соотечественники Андрей Константинович Гейм и Константин Сергеевич Новосёлов удостоены Нобелевской премии в 2010 году.

Наш графеновый катод унаследовал высокую (как говорят специалисты, щелевую) пористость от традиционных суперконденсаторов и высокую реакционноспособность с ионами лития - от новейших материалов катодов аккумуляторов. Гибридное устройство обладает удельной энергией до 160 Втч/кг, удельной мощностью 5-10 кВт/кг, имеет высокий ресурс >5000 циклов.

Разработкой технологии занимается компания - резидент Сколково – «КОНГРАН», которая вместе с ИБХФ РАН работает над тем, чтобы при массовом производстве гибридного устройства СК – АК, его стоимость была близка к стоимости современных аккумуляторов – 250 $/втч.

Сергей Дмитриевич Варфоломеев, чл.корр РАН, директор ИБХФ РАН
Семён Павлович Червонобродов, директор
компании «Конгран»

Учреждение Российской
академии наук Институт
биохимической физики им. Н.М.Эмануэля

РАН (ИБХФ РАН)
119334, г. Москва,
ул. Косыгина, д. 4
тел.: +7 (499) 137 6420
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
www.ibcp.chph.ras.ru