В області сучасної енергетики активно розвиваються нові енергетичні технології - електрохімічні накопичувачі електричної енергії. Ця галузь енергетики стає конкурентом традиційним потужностям, що розвивається протягом останнього століття, енергетичним технологіям. У сучасному світі бурхливими темпами впроваджуються автомобілі на електричній тязі. Електромобіль не тільки екологічно безпечний вид транспорту, але і найбільш економічний. Вартість енергії (електроенергія) для електромобіля майже в 10 разів нижче вартості енергії для двигуна внутрішнього згоряння (високоякісний бензин). Якщо взяти до уваги, що 68% нафти йде на забезпечення автомобільного транспорту, конкуренція між нафтовою промисловістю і електротранспортом стає очевидною.
Розвиток сучасних електричних еноргонакопичувачів йде дуже високими темпами. Літій-іонні акумулятори мають дуже широкий спектр застосування - від джерела живлення стільникового телефону і планшета, до силового агрегату електровелосипеда, електромобіля і літака. Спостерігається стрімке зростання питомої ємності, все більш різноманітними стають катодні матеріали, збільшуються показники потужності та ресурсні характеристики цих пристроїв.
Однак, деякі завдання залишаються їм поки не під силу. Відбувається це з таких причин: відносно недостатній ресурс роботи (невелика кількість циклів «заряд-розряд»); істотне зменшення ресурсу при роботі в пікових режимах при розряді і заряді; наявність спеціальних вимог до глибини розряду, пожежонебезпека при великих навантаженнях.
На допомогу йдуть суперконденсатори. У суперконденсатора одна дуже важлива перевага - він працює в області дуже високих питомих потужностей. Електроди суперконденсатора, зроблені зазвичай зі спеціальних вугілля з високорозвиненою поверхнею, дозволяють іонів електроліту пересуватися з високою швидкістю, забезпечуючи величезні струми. Низький опір електродів суперконденсаторів дозволяє створювати пристрої з високим ККД, низькими втратами і великою кількістю (до 1000 000) робочих циклів.
Нам видається дуже перспективним схрестити літій-іонний акумулятор і суперконденсатор з таким прицілом, щоб всі позитивні властивості цих пристроїв залишилися в новому, гібридному, пристрої - СК-АК.
Це вдалося зробити співробітникам Інституту біохімічної фізики ім. Н.М. Емануеля і компанії «Конгран». Замість традиційних матеріалів катодів акумулятора ми застосовуємо спеціальним чином функціоналізованих графен - новий вуглецевий матеріал з унікальними властивостями, за дослідження якого наші співвітчизники Андрій Костянтинович Гейм і Новосьолов Костянтин Сергійович удостоєні Нобелівської премії в 2010 році.
Наш графеновий катод успадкував високу (як кажуть фахівці, щелевую) пористість від традиційних суперконденсаторів і високу реакционноспособна з іонами літію - від новітніх матеріалів катодів акумуляторів. Гібридний пристрій володіє питомою енергією до 160 Втч / кг, питомою потужністю 5-10 кВт / кг, має високий ресурс> 5000 циклів.
Розробкою технології займається компанія - резидент Сколково - «КОНГРАН», яка разом з ІБХФ РАН працює над тим, щоб при масовому виробництві гібридного пристрою СК - АК, його вартість була близька до вартості сучасних акумуляторів - 250 $ / втч.
Сергій Дмитрович Варфоломєєв, чл.кор РАН, директор ІБХФ РАН
Семен Павлович Червонобродов, директор
компанії «Конгран»
установа Російської
академії наук Інститут
біохімічної фізики ім. Н.М.Емануеля
РАН (ІБХФ РАН)
119334, г. Москва,
вул. Косигіна, д. 4
тел .: +7 (499) 137 6420
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. У вас повинен бути включений JavaScript для перегляду.
www.ibcp.chph.ras.ru