Батареи хранят большое количество энергии, но отдают её медленно. Суперконденсаторы могут хранить на порядок меньше энергии, но разряжаются гораздо быстрее. Гибридный суперконденсатор, созданный в Технологическом университете Квинсленда (QUT), соединил в себе лучшие качества обеих этих технологий.

В статье, вышедшей в журнале Advanced Materials, доцент Дипак Дубал (Deepak Dubal) и его исследовательская группа из Центра материаловедения QUT описали гибридный суперконденсатор, который имеет анод конденсаторного типа на основе карбида титана и катод аккумуляторного типа из гибридного графенового материала.

Новое устройство по энергоёмкости приближается к никель-металлогидридным батареям, но при этом по плотности мощности (способности быстро высвобождать энергию) превосходит литий-ионные аккумуляторы примерно в 10 раз.

Батареи могут выдерживать в лучшем случае до 5000 циклов зарядки-разрядки, однако гибридное устройство, после 10 000 циклов сохранило около 90% первоначальной ёмкости.

Чтобы сбалансировать в одном устройстве характеристики конденсаторного анода и батарейного катода, учёные применили химически модифицированный графен в комбинации с наноструктурированным металлоорганическим каркасом, известным как MOF.

Наностержни MOF не только разделяют слои графена, но также обеспечивает химический механизм хранения зарядов. Графен отвечает за электрические соединения с MOF и сохраняет дополнительные заряды ёмкостным способом.

Благодаря такому уникальному сочетанию электродов это устройство способно заполнить важный пробел между нынешними батареями малой мощности и суперконденсаторами низкой ёмкости, открывая путь к решениям хранения энергии, которые будут более дешевыми, чрезвычайно безопасными и экологически чистыми — с легко перерабатываемым электролитом на водной основе.