Конденсаторы, как элемент питания, из курьезного и дорогого решения могут стать обыденностью, если новейшие исследования в области электрохимии позволят создать сверхъёмкие и доступные компоненты. Собственно говоря, в таком случае речь уже идет о суперконденсаторах — ионисторах. Их способность стремительно накапливать электрический заряд и так же быстро его отдавать по достоинству оценили разработчики энергонезависимой памяти. Долговременный ресурс делают их желанным гостем в оснастке электромобилей — на суперконденсаторах строятся системы рекуперации, значительно улучшающие эффективность электрокаров. Пока главной проблемой суперконденсаторов остаются их массогабаритные параметры. Сможет ли портативная компьютерная техника рассчитывать в ближайшее время на компактную, емкую и недорогую альтернативу аккумуляторным батареям?
В решении проблем миниатюризации суперконденсаторов обнадеживающим выглядит использование оксинитридов металлов в качестве электродных материалов. Благодаря таким уникальным свойствам, как высокая проводимость, смачиваемость, коррозионная и химическая стойкость, наноструктурированные MON-соединения открывают новые возможности в накоплении и хранении электроэнергии.
Нужно пояснить, что MON-соединения — это керамика в классе смешанных анионных соединений, содержащих не связанные друг с другом атомы кислорода и азота. До сих пор наиболее востребованным был оксинитрид алюминия — прозрачный материал, используемый для остекления бронированной техники. Сегодня под прицелом исследователей оказались оксинитридные соединения различных металлов, совершенно неожиданно получившие применение в электротехнике.
В качестве материала для электрода перспективными стали наночастицы оксинитрид хрома. Его электрохимические характеристики достигают емкости 146 Фарад на грамм в узле с тремя электродами. Уже изготовлен и испытан симметричный суперконденсатор в виде батареи CR2032, обеспечивающий до 10 тыс. циклов заряда током в 2 А. Этот крошечный по меркам обычных ионисторов компонент показывает сохранение емкости на 98%. Плотность энергии и мощности симметричного суперконденсатора составляет 8 Вт*ч на килограмм при токах в 1 Ампер и 28,8 кВт*ч на килограмм при 10 А соответственно. Проведенные эксперименты подтверждают, что красный светодиод, запитанный от двух CR2032-суперконденсаторов, светится достаточно долго.
Характеристики оксинитрида хрома, такие как превосходное сохранение емкости, длительная циклическая стабильность и высокая скорость отдачи заряда, указывают на то, что он может использоваться в качестве материала для электродов в симметричной архитектуре суперконденсаторов. Дальнейшая миниатюризация этих электронных компонентов позволит их применять в твердотельных накопителях в качестве источника для аварийного сохранения данных.