Учёные повысили долговечность графена для хранения заряда ценой его ёмкости

Исследователи Университета Кафр-эш-Шейха выяснили, как температура синтеза влияет на электрические свойства оксида графена. Ученые сравнили образцы, полученные при 75, 95 и 115 градусах Цельсия.

Повышение температуры заметно улучшило перенос электрического заряда. Сопротивление его передачи снизилось с 911 до 598 Ом, что указывает на более легкое движение заряда внутри материала, сообщается в Scientific Reports.

Однако одновременно ухудшилась способность оксида графена накапливать энергию. Удельная емкость уменьшилась с 668 до 328 фарад на грамм. Таким образом, при наиболее высокой температуре материал запасал примерно вдвое меньше заряда. При этом образцы стали значительно устойчивее к многократным циклам зарядки и разрядки.

После 6000 циклов материал, полученный при более низкой температуре, сохранял 84,25 процента первоначальной емкости. У образца, синтезированного при 115 градусах, этот показатель достиг 95,84 процента.

Исследователи связывают снижение емкости с уменьшением количества кислородсодержащих активных участков, которые участвуют в накоплении заряда. Кроме того, изменение структуры материала может ограничивать доступ ионов к таким участкам.

В результате повышение температуры синтеза дает выраженный компромисс. Оксид графена лучше проводит заряд и медленнее теряет свойства при длительной эксплуатации, но одновременно становится менее эффективным накопителем энергии.

Авторы считают, что полученные данные помогут точнее подбирать условия синтеза оксида графена под конкретные задачи, где требуется либо высокая емкость, либо повышенная долговечность.