Химики ТПУ совместно с коллегами из Китая создали микросуперконденсатор, способный работать в широком диапазоне температур (от –30 до +80ºС) и при этом стабильно сохранять более 75,5% емкости заряда. В будущем технология ученых может лечь в основу создания эффективных гибких устройств хранения энергии для работы в экстремальных условиях.

Микроконденсаторы сегодня являются наиболее перспективным типом миниатюрных устройств для хранения энергии. Они обладают высокой мощностью и циклической стабильностью, а также способны быстро заряжаться. Главная проблема современных гибких аккумуляторов — потеря работоспособности в экстремальных условиях: электролиты либо замерзают на холоде, либо высыхают на жаре.

Ученые Томского политеха совместно с коллегами из Китая создали новый тип гибкого планарного микросуперконденсатора. Он состоит из двумерной однослойной фазы дисульфида молибдена, который нанесли на восстановленный оксид графена (RGO), и гидрогелевого электролита. Наноструктуры MoS₂ имеют форму «цветов», что резко увеличивает площадь полезной поверхности и количество активных центров для хранения заряда. Электролит изготовлен на основе полиакриламида и трегалозы (природного сахара) с добавлением хлорида лития. Трегалоза образует прочные водородные связи с полимерными цепями и молекулами воды. Это одновременно предотвращает образование льда при отрицательных температурах и замедляет испарение влаги при нагреве.

«К современной носимой электронике сегодня предъявляются серьезные требования: она должна не только обладать большим запасом энергии, но и быть гибкой, легкой, выдерживать перемену температур и движение тела. Наша технология обеспечивает высокую удельную емкость и долговечность, при этом использует недорогие материалы, что делает ее потенциально перспективной для серийного производства», — говорит один из авторов исследования, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Рауль Родригес.

Устройство политехников обладает объемной плотностью энергии до 15,0 мВтч на 1 см³. Дополнительно ученые провели серию тестов, в которых сгибали новые суперконденсаторы: после 8000 циклов они сохраняют более 88% емкости при комнатной температуре и более 75,5% емкости — в широком диапазоне температур. Таким образом, разработка способна стабильно функционировать в широком диапазоне температур — от –30 до +80ºС.

Для питания реальных схем конденсаторы могут соединяться последовательно или параллельно для увеличения напряжения и тока. Такие соединения легко реализовать благодаря использованию простой и недорогой технологии изготовления — струйной печати.

«Наша технология подходит для применений, где важна гибкость, безопасность и работа в условиях переменных температур, например в носимой электронике, медицинских мониторах и миниатюрных системах бесперебойного питания», — добавляет ученый.

В будущем ученые планируют оптимизировать материалы электродов и состав гидрогеля для увеличения плотности энергии и долговечности микроконденсатора для работы в условиях реальной эксплуатации.

В исследовании приняли участие ученые научной группы TERS-Team Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха и Университет электронных наук и технологий Китая.

Результаты исследования ученых опубликованы в журнале Journal of Power Sources (Q1, IF: 7,9).

Источник: журнал «Изобретатель и рационализатор», № 2/2026