Принцип работы суперконденсаторов заключается в том, что энергия запасается между двумя близко расположенными слоями, которые имеют противоположные заряды. Такой тип конденсаторов может используется для питания различных гибридных электромобилей, портативных электронных устройств и т.д. Обладая высокой скоростью заряда / разряда, а также способностью выдерживать миллионы таких циклов, электрохимические конденсаторы представляют собой связующее звено между батареями, которые обладают высокой плотностью запасаемой энергии, но малой скоростью разряда, и обычными конденсаторами, которые имеют малую плотность запасаемой энергии и высокую скоростью разряда. По ряду причин (в частности, встраивание в интегральные схемы, медленное протекание диффузионных процессов и т.д.) при разработке суперконденсаторов используют наноматериалы.
Группа французских и американских учёных недавно опубликовала работу, в которой предложила использовать углеродные многослойные частицы, которые легко получаются в макроколичествах при обработке порошка наноалмазов при температуре 1800 oC и формой своей напоминают луковицу, в качестве материала электродов суперконденсатора (Рисунок 1). Далее методом электрофоретичекого осаждения полученные углеродные наночастицы диаметром 6-7 нм иммобилизировали на поверхности золотых контактов конечного устройства. Затем авторы работы провели исследования электрохимического поведения созданного суперконденсатора (Рисунок 2) и сравнили его характеристики с характеристиками суперконденсатора, созданного по аналогичной методике, но только с использованием обычного активированного угля (Рисунок 3). Оказалось, что указанное выше «луковицеподобное» структурирование значительно влияет на электрохимическое поведение системы, в частности, более чем в 25 раз уменьшается характерное время релаксации (τ0), а рабочий диапазон скоростей разряда увеличивается до 200 В/с без значительного снижения удельных значений ёмкости и запасённой энергии. Сравнение с другими видами источников тока и конденсаторов приведено на Рисунке 4.
Авторы работы понимают, что необходимы некоторые дополнительные научные и технологические изыскания для оптимизации работы предложенного суперконденсатора, однако области его потенциального применения, по мнению учёных, огромны: беспроводные сети сенсоров, биомедицинские импланты, активные метки радиочастотной идентификации (RFID), встроенные, интегрированные микросенсоры и т.д.
