Максены используют в различных технологиях хранения энергии. Проявляемое ими уникальное сочетание высокой электропроводности, настраиваемых химических свойств поверхности и слоистой структуры позволяет решать с их помощью ключевые проблемы как в традиционных, так и в новых энергетических устройствах.
Применение максенов в области хранения энергии:
- Суперконденсаторы. Максены особенно хорошо подходят для суперконденсаторов, где они обеспечивают исключительно высокую объемную емкость, достигающую 1500 Ф/см³, наряду с отличной скоростью заряда. Их проводящие слои, доступные для ионов, обеспечивают быстрые циклы заряда/разряда и проявляют высокую эффективность как в кислотных, так и в нейтральных электролитах.
- Литий-ионные и натрий-ионные аккумуляторы. Использование максенов в качестве анодных материалов позволяет получить высокую обратимую емкость, впечатляющий циклический ресурс и быструю кинетику заряда. Их регулируемое межслойное расстояние облегчает плавную интеркаляцию и диффузию ионов, что делает их перспективными кандидатами для применения в аккумуляторах следующего поколения.
- Гибридные и твердотельные конденсаторы. В гибридных устройствах хранения энергии, сочетающих высокую плотность энергии аккумуляторов с быстрой отдачей мощности суперконденсаторов, максены служат в качестве превосходных проводящих каркасов. Исследуется также возможность их применения в гелевых и твердотельных электролитах, особенно для гибких и носимых электронных устройств.
- Псевдоемкостные материалы. Некоторые максены хранят энергию не только за счет электростатического разделения зарядов, но и за счет быстрых поверхностных окислительно-восстановительных реакций. Этот механизм, известный как псевдоемкость, значительно повышает емкость хранения энергии по сравнению с обычными двухслойными конденсаторами.
Для дальнейшего повышения эксплуатационных характеристик исследователи разрабатывают композитные материалы на основе максенов, интегрируя их с такими материалами, как проводящие полимеры, углеродные нанотрубки или оксиды переходных металлов. Эти гибридные электроды обладают синергетическими преимуществами, сочетая в себе проводимость, механическую прочность и окислительно-восстановительную активность, что позволяет раскрыть еще больший потенциал для практического применения данных материалов в системах хранения энергии.
Фото: © ПАО «Россети»
Источник: Глобальная энергия