Vědci vytvořili speciální hybridní superkondenzátor, který kombinuje výhody rychlého nabíjení kondenzátorů a zároveň velké kapacity jakou mají klasické baterie.
Výdrž mobilních zařízení – ať už jde o notebooky, chytré telefony nebo v nejnovějším případě třeba i chytré hodinky, je pro většinu uživatelů hlavním problémem, který je nutné neustále vyřešit.
I když nelze v nejbližší době očekávat rapidní zvýšení kapacity baterií, v poslední době se objevilo několik technologií využívající hlavní výhodu kondenzátorů – extrémně rychlé nabíjení. Pomalé nabíjení klasických baterií je totiž jedna část problému, který by mohl výrazně zlepšit uživatelský zážitek z používání mobilních zařízení. Pokud by nabíjení zařízení trvalo sekundy či minuty, byla by výdrž méně otravná.
Kondenzátory se sice dokážou rychle nabít, ale nemají takovou kapacitu jako klasické baterie, což znamená i nevhodné použití pro reálná mobilní zařízení. Vědci z kalifornského institutu NanoSystems (UCLA) ale vytvořili unikátní hybridní řešení.
To nejlepší ze superkondenzátoru i baterie
Superkondenzátory jsou výjimečné tím, že je možné je nabíjet extrémně rychle – i v řádu pouhých sekund. Navíc mají i vysokou odolnost a lze nabíjet a vybíjet klidně i milionkrát, zatímco klasické baterie mají životnost spíše stovky, maximálně tisíce cyklů.
Superkondenzátory ale nejsou vhodné pro nahrazení klasických baterií, protože nedokážou udržet tak velkou kapacitu pro dlouhodobé napájení mobilních zařízení. Takovou přednost mají klasické baterie, jejichž nabití ale trvá několik hodin a počet nabití je poměrně omezený.
Díky rychlému nabíjení lze hybridní superkondenzátor dobře použít i v kombinaci se soláními články
Vědci tak vytvořili speciální hybridní trojrozměrný superkondenzátor, který využívá výhody obou technologií. Je možné ho nabíjet velmi rychle, má velkou kapacitu a vydrží přibližně 10 000 nabíjecích cyklů. V oblasti mobilních zařízení je však důležitý ještě jeden parametr – velikost.
Soustava devíti asymetrických buněk v paralelním zapojení 3 × 3
A právě na tuto vlastnost se zaměřuje i dodatečný druh - mikrosuperkondenzátor, který v rámci velmi malé velikosti dosahuje vysoké kapacity. Dle oznámení má dokonce dvakrát větší kapacitu než běžné lithiové thin-film baterie a to při pětinové tloušťce.
Snadná výroba
Systém výroby není nijak náročný, právě naopak. Oproti výrobě běžných superkondenznátorů nejsou potřeba vysoké teploty ani speciální místnosti s velmi nízkou vlhkostí. Technologie kombinuje LSG (Laser-Scribed Graphene), který zajišťuje rychlé nabíjení a udržení elektrického náboje a oxid manganičitý, jež se používá u současných alkalických baterií. Výhodou tohoto materiálu je jeho snadná dostupnost a tedy i nízká cena.
Ukázka různých druhů vyrobených "superbaterií"
Výsledkem je nový typ hybridního superkondenzátoru, který má šestkrát vyšší kapacitu než ten nejlepší superkondenzátor současnosti. Vědci už vyrobili několik různých druhů zapojení jednotlivých buněk v asymetrickém i symetrickém uspořádání.
Mikrosuperkondenzátory vytvořené pomocí Malování a vypálené na DVD s pozlaceným povrchem (GO)
Výroba by měla být dle tvrzení snadno škálovatelná a tedy použitelná pro hromadnou výrobu, kdy se toho ale dočkáme, zatím není jasné. Už teď je ale jisté, že baterie v nejbližší budoucnosti půjdou právě tímto hybridním směrem.
Podrobnější informace o technologii naleznete na oficiálních stránkách institutu Pnas.org.
