МОСКВА, 19 сентября. /ТАСС/. Российские физики разработали детальную математическую модель, которая описывает структуру двойного электрического слоя внутри суперконденсаторов. Ее разработка ускорит создание более эффективных суперконденсаторов для портативной электроники и автомобилей, сообщила пресс-служба НИУ ВШЭ.
"Измерить дифференциальную электрическую емкость в ходе эксперимента не так тривиально и это требует тонких времязатратных экспериментов. Модель же позволит предсказывать поведение дифференциальной электрической емкости в условиях, когда замеры получить сложно или невозможно. Такая модель сможет учитывать больше факторов, влияющих на работу современных электрохимических устройств", - пояснил ведущий научный сотрудник МИЭМ НИУ ВШЭ Юрий Будков, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Исследователи уже несколько лет работают над разработкой новых типов и оптимизацией свойств уже существующих форм суперконденсаторов. Это электрические устройства, способные запасать в себе большие количества энергии и почти мгновенно выделять ее назад почти неограниченное число раз. Их использование в электромобилях позволяет экономить ресурс литий-ионных аккумуляторов, а также снижает вероятность перегрева и взрыва этих батарей.
Как отмечают исследователи, мощность суперконденсаторов, а также эффективность их работы и другие важные параметры зависят от того, как устроен так называемый двойной электрический слой - прослойка из ионов, которая образуется на границе между электролитом и электродами в накопителе энергии. Сейчас ученые изучают свойства этого слоя в рамках практических экспериментов, однако их проведение не всегда является возможным.
Российские физики разработали подход, который позволяет просчитывать свойства слоя при помощи компьютера и учитывать то, как на него влияют взаимодействия между ионами, характер их окружения молекулами воды, пространственные ограничения и взаимодействия между молекулами воды и электрическими полями. Это позволяет ученым очень точно просчитывать дифференциальную электрическую емкость - то, насколько эффективно суперконденсатор накапливает энергию при разных напряжениях.
Работу этого теоретического подхода ученые уже успешно проверили в ходе экспериментов с накопителями энергии с серебряными электродами и электролитом на базе гексафторфосфата калия (KPF6). Результаты расчетов совпали с экспериментальными данными, что подтвердило высокую точность разработанной методики оценки свойств двойного электрического слоя, подытожили исследователи.