В статье, опубликованной в журнале AIP Advances, исследователи описывают возможность изготовления нового класса термостойкой электроники, в которой будут использоваться суперконденсаторы, изготовленные из материала, называемого кальциево-медно-титанатом, или CCTO, который исследователи впервые определили. время как практический материал для хранения энергии.Устройства, использующие суперконденсаторы CCTO, могут конкурировать с аналогичными устройствами, которые используются в настоящее время, и могут работать при гораздо более высоких температурах, чем стандартные кремниевые схемы, «больше как температура в двигателе», — говорит Уильям Стэплтон, доцент кафедры электротехники в Техасском государственном университете (TSU). ) в Сан-Маркосе, штат Техас. CCTO и раньше считался многообещающим материалом для суперконденсаторов, но его разработка для практических приложений столкнулась с неожиданными препятствиями.Ведущий автор Рагвендра Пандей, профессор электротехники Инграма в Техасском государственном университете, Сан-Маркос, штат Техас, вместе со Стэплтоном и другими сотрудниками, показали, что в CCTO тесно связаны два фундаментальных свойства для эффективности конденсаторного устройства.
Первое свойство, называемое диэлектрической проницаемостью, — это физическое свойство материала конденсатора, которое позволяет ему накапливать энергию, при этом более высокие значения диэлектрической проницаемости представляют собой лучший конденсатор.Второе свойство, называемое тангенсом потерь, «связано с тем, насколько эффективно энергия может подаваться в конденсатор и из него, то есть сколько теряется в процессе из-за неэффективности», — сказал Стэплтон.
«Когда тангенс угла потерь высок, — объясняет Пандей, — конденсатор« негерметичен », и он не может удерживать накопленный заряд более нескольких секунд».Исследователи обнаружили, что диэлектрическая проницаемость и тангенс угла потерь в CCTO увеличиваются или уменьшаются одновременно. Попытки одновременно сохранить высокую диэлектрическую проницаемость и минимизировать тангенс угла потерь могут оказаться безуспешными, если не будет принят новый подход к обработке материала. Хотя эта работа может помочь объяснить, почему у исследователей были проблемы с получением идеального материала CCTO в прошлом, Панди и его исследовательская группа продемонстрировали, что суперконденсаторы CCTO должны обеспечивать высокую диэлектрическую проницаемость при сохранении низкого тангенса угла потерь, что сделает их пригодными для хранения энергии. на желаемых уровнях для многих промышленных приложений.
«Эффективное, высокоскоростное накопление энергии высокой плотности важно для многих областей, и суперконденсаторы предлагают это», — сказал Стэплтон. «Такие области, как« зеленая »энергия и электромобили, могут получить немедленную выгоду от использования этих материалов».