Ученые Политеха разработали материал для повышения эффективности суперконденсаторов

Группа ученых из Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. совместно с коллегами из Южного федерального университета и Николаевского института неорганической химии Сибирского отделения РАН представили новый электродный материал для устройств накопления энергии. Данная разработка представляет актуальность для отрасли возобновляемой энергетики, бесперебойных систем питания и промышленности.

Исследователи создали гибкие отдельностоящие электродные пленки на основе титановых и молибденовых максенов без использования связующих добавок. Они позволяют устройствам хранить больше энергии и сохранять работоспособность долгое время.

«Данные композитные материалы показали значительное увеличение удельной емкости и превосходную стабильность как в кислом, так и в более безопасном – нейтральном электролите. Этот эффект расширяет перспективы создания высокоэффективных и долговечных суперконденсаторов», – отметил доцент кафедры «Химия и химическая технология материалов» Физико-технического института Политеха Николай Горшков.

Опытным путём учёные убедились, что полученные электроды позволяют увеличить количество накопленной энергии почти в два раза благодаря именно сочетанию титановых и молибденовых максенов по сравнению с каждым из этих максенов отдельно взятым. А высокая производительность сохраняется даже после десяти тысяч циклов заряда-разряда.

Это объясняется уникальной комбинацией упорядоченных вакансий молибдена, богатых электрохимическиактивных поверхностных групп и благоприятных межфазных взаимодействий, что облегчает проникновение ионов и ускоряет перенос заряда.

Важной частью исследования стало использование в качестве электролита безопасного водяного раствора соли хлорида лития (LiCl) вместо широко применяемого сернокислого электролита H₂SO₄.

«В исследовании был применен метод гидротермального травления MAX-фаз при синтезе MXен. Такой подход позволяет значительно сократить использование фторсодержащих реагентов, делая процесс синтеза MXен более экологичным. Кроме того, существенное улучшение свойств достигается при минимальном содержании дорогостоящего компонента Mo_1.33CTx, что снижает потенциальную стоимость конечного продукта», – подчеркнул доцент кафедры «Химия и химическая технология материалов» ФТИ Алексей Цыганов.

Разработка учёных направлена на решение ключевых задач современной энергетики: повышение энергетической плотности суперконденсаторов при сохранении их высокой мощности и долговечности.

---

---