Сегодня - 07.07.2020

Ученые ИХТТМ СО РАН намерены создать суперконденсатор

30 мая 2014

 

Ученые Института химии твердого тела и механохимии СО РАН работают над первыми в России суперконденсаторами. «Сейчас их покупают за границей. Мы же хотим создать свой продукт, который будет производиться полностью из отечественного сырья по нашим оригинальным разработкам на предприятиях страны», — отметил заведующий лабораторией неравновесных твердофазных систем ИХТТМ СО РАН доктор химических наук Николай Фавстович Уваров.
Антон Улихин
В институте уже создан твердый нанокомпозиционный электролит (одна из необходимых частей конденсаторов и аккумуляторов) с проводимостью по ионам лития. «Преимуществ элемента такого типа несколько, — пояснил автор изобретения кандидат химических наук Антон Сергеевич Улихин. — Во-первых, возможность работать до температуры около 400 градусов Цельсия. Во-вторых, высокая электрохимическая стабильность (до 3,5 вольт, что является очень широким окном). В третьих, низкая токсичность по причине использования нелетучих материалов и неорганики». Помимо этого твердые нанокомпозиционные электролиты достаточно просты в изготовлении: их легко формовать, нанося, например, в виде пленки. Также эти материалы позволяют обеспечить хороший контакт с электродами, что тоже немаловажно. «Особенно наши элементы необходимы для устройств, которые работают в критических условиях: высокое давление и температуры, — отметил Антон Улихин. — Даже нарушение корпуса не приведет к тому, что прибор моментально выйдет из строя, он будет функционировать еще какое-то время, достаточное для замены.

Собственно, на поиски новых материалов в этом направлении ученых не только ИХТТМ СО РАН, но и всего мира натолкнул целый ряд возгораний, произошедших на бортах самолетов в течение последних пяти лет. При расследовании выяснилось, что причина таких инцидентов кроется как раз в электролитах. «Дело в том, что они, как правило, содержат органику, которая является летучей и легко воспламеняется: любой, даже небольшой перегрев может привести к неприятностям, — прокомментировал Антон Улихин. — Таким образом, международные требования стали очень жесткими». Впрочем, все их сибирские ученые выполнили. «В своей области мы пусть и не занимаем первое место, но находимся на лидирующих позициях», — отметил химик. Надо сказать, что недавно ИХТТМ СО РАН получил положительное решение по поводу заявки на патент ионистера — электрохимического устройства с использованием твердого нанокомпозиционного электролита.

Однако помимо вышеозначенного элемента, конденсатор содержит еще и электроды, причем, его свойства во многом определяются именно материалами, из которых изготовлены последние. Лаборатория неравновесных твердофазных систем ИХТТМ СО РАН занимается в том числе и ими. В связи с развитием промышленности, автомобильной в том числе, стоит проблема перехода на конденсаторы меньших, чем раньше, размеров. Один из вариантов — сделать это за счет внутренней структуры. «Электродные материалы позволяют за счет микро-, макро- и мезопор образовывать такую конфигурацию, что поверхность при необходимой мощности будет очень-очень небольшая. Кроме того, они должны обладать также электрической проводимостью и механической прочностью, — рассказала кандидат химических наук Юлия Григорьевна Матейшина. — Мы занимаемся тем, что разрабатываем углеродные материалы, которые будут сочетать все нужные свойства и обладать высокой емкостью». По словам химика, эти вещества можно улучшать, модифицируя, например, оксидами переходных металлов никеля или марганца. «Тогда на одном устройстве можно достичь совмещения характеристик и аккумулятора, и конденсатора, причем, получившиеся аппараты будут более легкие и дешевые».

В своей работе по созданию суперконденсаторов ученые ИХТТМ СО РАН не замыкаются только на науке: они сотрудничают с новосибирским заводом «Оксид», а также начинают взаимодействие с компанией «Яровит Инжиниринг», головной офис которой находится в Санкт-Петербурге. Химики надеются, что таким образом они внесут свой вклад в программу импортозамещения.

www.COPAH.info

Фото: Диана Хомякова
 

Поделись с друзьями: 

Система Orphus