Исследователи из Испании разработали систему хранения энергии на основе литий-ионных конденсаторов, используя электроды из древесной биомассы — отходов лесопильного производства. Установка показала плотность энергии до 111 Вт·ч/кг при мощности 51 Вт/кг, сохранив 60 % емкости после 10 000 циклов заряда-разряда.
Электроды из переработанных древесных опилок объединили в литий-ионный конденсатор (LIC) — гибрид батарей и суперконденсаторов. Отрицательный электрод из твердого углерода показал высокую емкость — до 112 мА·ч/г при скорости разряда 10 °C без сложного легирования, дорогих добавок или трудоемкой обработки.
Положительный электрод изготовлен из активированного угля, полученного из того же твердого углерода, что и отрицательный. Система достигает плотности энергии до 105 Вт·ч/кг при 700 Вт/кг и сохраняет 60 % емкости после 10 000 циклов при 10 °C. Емкость составляет 71 мА·ч/г при 10 А/г.
Чтобы улучшить производительность ячейки и предотвратить побочные реакции (например, осаждение лития и разложение электролита), разработчики изучили параметры напряжения и соотношения масс электродов. Оптимальная конфигурация с соотношением 1:1 и напряжением от 1,5 до 4 В обеспечила энергетическую плотность 111 Вт·ч/кг при мощности 51 Вт/кг и 52 Вт·ч/кг при мощности 24.4 кВт/кг. Ячейка сохраняла 70 % своей емкости после 5000 циклов и 60 % после 10 000 циклов при скорости разряда 10 °C относительно анода.
LIC встречаются реже, чем литий-ионные аккумуляторы и суперконденсаторы, но их активно исследуют из-за долгого срока службы и высокой мощности. Они сочетают электроды из обеих технологий, объединяя их преимущества: хранение энергии высокой мощности (как в батареях), работу на высоких нагрузках и устойчивость ко множеству циклов заряда-разряда (как у суперконденсаторов). Литий-ионные конденсаторы обладают широким диапазоном напряжения, высокой удельной энергией (150–200 Вт·ч/кг) и низким уровнем саморазряда.
Не вся биомасса подходит для получения нужного углерода, но материал, полученный из сосны лучистой (pinus radiata), показал отличные результаты. Процесс производства электродов отличался энергоэффективностью: температуры не превышали 700 °C, а применяемые добавки были экономичными.
