Новости химической науки > Термочувствительный полимер не даст конденсатору перегреться

Китайские исследователи разработали умный суперконденсатор, который обратимо выключается, когда становится слишком жарко.

Суперконденсаторы подобны батареям, но вместо окислительно-восстановительных реакций производство электрической энергии в них зависит от двойных электрических слоев и ионисторов. У них значительно выше удельная мощность, что обеспечивает значительную скорость зарядки, а также более и длительный срок службы. Эти качества делают суперконденсаторы идеальными для использования в электротранспортных средствах и в других областях, где требуется высокая выходная мощность.

Однако все эти эти свойства также означают, что суперконденсаторы имеют склонность к самопроизвольному неконтролируемому повышению температуры – эффекту известному как термическая нестабильность. Это опасное явление уже печально известно для литий-ионных аккумуляторов – воспламенение некоторых модификаций таких аккумуляторов стало причиной отзывов крупных партий ноутбуков некоторыми производителями высокотехнологичного оборудования.

Полимер сжимается, когда становится слишком жарко, что препятствует перезарядке. (Рисунок из Chem. Commun., 2013, DOI: 10.1039/c3cc43039a)

Минь Вэй (Min Wei) и другие исследователи из Пекинского университета химической технологии смогли решить проблему суперконденсаторов с помощью чувствительного к температуре электрода. Они поместили термочувствительный полимер P(N-изопропилакриламидакриламидо-2-метилпропан сульфокислоту) [P(NIPAM-co-SPMA)] на поверхность двойного слоя гидроксидов [layered double hydroxydes (LDH)]. Ниже критической температуры, равной 32°C полимер существует в гидрофильной конфигурации и принимает воду, которая позволяет переносить заряд через слой LDH. Однако, выше 32°C полимер сжимается и становится гидрофобным, что препятствует переносу заряда.

Испытания также показали, что устройство, изготовленное с применением нового полимера, было способно сохранять 98% его начальной емкости после 50 дней использования, что говорит о его долгосрочной стабильности.

Вэй говорит, что суперконденсаторы могут стать перспективными устройствами по преобразованию энергии для портативной электроники и в электротранспортных средствах. Стратегия этой работы сможет помочь увеличить безопасность устройства.

Даниэль Белангер (Daniel Bélanger), эксперт в области электрохимии из Университета Квебека в Монреале в Канаде считает работу интересной, но, по его мнению, исследователи еще не подтвердили возможность повышения безопасности электрохимических конденсаторов.

Источник: Chem. Commun., 2013, DOI: 10.1039/c3cc43039a

метки статьи: #химическая технология, #химия полимеров, #электрохимия