В Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе разработали компактный перезаряжаемый суперконденсатор, который можно быстро разобрать на компоненты для их повторного использования. Результаты работы, опубликованные в журнале ACS Energy Letters Американского химического общества, открывают путь к созданию более экологичного электронного оборудования, в частности перезаряжаемых источников питания, которые в настоящее время после определенного срока службы в смартфонах, часах и даже некоторых дронах, обычно утилизируют.

Сегодня многие перезаряжаемые батареи основаны на литий-ионной технологии и содержат легковоспламеняющиеся электролиты. Кроме того, их трудно перерабатывать, поскольку компоненты нелегко разъединять. Поэтому исследователи Калифорнийского университета искали более эффективный и экологичный подход к компактному хранению энергии.

В новом суперконденсаторе на основе ионов цинка и негорючего водного электролита применяются также растворимые клеи и многоразовые электропроводящие материалы. Его анод создан из металлической медной фольги, а катод — из активированного углеродного волокна. Между ними — твердый электролит из пористой смолы, нанесенной на пластиковую пленку и пропитанной раствором хлорида цинка (ZnCl₂), которая образует прочные связи при нагревании, но распадается в слабокислой жидкости. Слои суперконденсатора сплавлены в тонкое устройство, которое формирует 2 В напряжения.

Для подтверждения работоспособности концепции исследователи установили четыре суперконденсатора в крылья модели планера для питания двигателей пропеллеров. Модель пролетела почти 4 м (без двигателей – 3,4 м). Затем один из суперконденсаторов поместили в слабокислый водный раствор и в теченеие 30 минут слои разделились. Восстановленный катод был использован повторно еще дважды, каждый раз со свежими твердыми электролитами и цинковыми анодами. С момента первоначального изготовления и в ходе двух циклов переработки углеродные волокна успешно выдержали более 172 тыс. циклов заряда-разряда и сохранили электрические характеристики на протяжении всего срока службы

Полученные результаты демонстрируют многообещающий подход к созданию компактных систем хранения энергии, который минимизирует количество электронных отходов, утверждают исследователи.