Суперконденсаторы в формате CR2032

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.