Американцы подошли
к решению этой проблемы с неожиданной стороны. Слой оксида графена они
нанесли на диск DVD. Далее этот диск поместили в стандартный оптический
привод, поддерживающий технологию гравировки рисунков LightScribe. Далее компьютер дал приводу команду нанести на диск рисунок с микроскопическими деталями. Под
действием инфракрасного лазера оксид графена восстанавливался
и отслаивался тонкими пластами, формируя графеновую сетку, состоящую
всего из нескольких углеродных слоёв. Такой ажурный материал авторы
работы назвали «гравированный лазером графен» (Laser Scribed Graphene —
LSG). К двум одинаковым электродам из LSG исследователи добавили
сепаратор-электролит и получили суперконденсаторы с выдающимися данными. «Наше
исследование показывает, что новый суперконденсатор на основе графена
хранит столько заряда, сколько обычные батареи, но при этом его можно
заряжать и разряжать в сотни и тысячи раз быстрее», — заявил один из
создателей LSG профессор Ричард Канер (Richard B. Kaner). В новых
электродах пути ионов электролита намного короче, чем в активированном
угле, а это является одной из предпосылок для высокой пиковой мощности
устройства и быстрой зарядки. Кроме того, тесты показали, что LSG обладает весьма большой удельной поверхностью – 1520 м2/г, а ещё — существенно большей, чем у активированного угля, проводимостью (1738 сименс на метр против 10-100 См/м). Последнее
свойство, наряду с хорошей механической прочностью LSG, позволило
отказаться в конструкции конденсатора от дополнительных связующих
и токоприёмников. LSG в новых устройствах работает и как активный
материал, и как коллектор тока. Вдобавок, учёные подобрали для
своих конденсаторов загущенный полимерный электролит-гель, который
заодно выступил в роли клея, скрепляющего слои накопителя вместе и даже
в качестве сепаратора. Всё это заметно упростило прибор. Эксперименты
с новыми накопителями показали, что они почти не теряют своих
выдающихся электрических параметров под механической нагрузкой и что
система стабильно ведёт себя при большом числе циклов. Потому американцы
считают свою опытную разработку предшественницей ультратонких и гибких
систем хранения энергии для портативной электроники.
|