Błyskawicznie ładujące się hybrydowe superkondensatory

foto: UCLA California NanoSystems Institute 

Dynamiczny wzrost popularności i wymagań stawianych wobec smartfonów, tabletów, laptopów i innych tego typu urządzeń przenośnych spowodował, że technologie akumulatorów i baterii znajdują się obecnie w czołówce tematów badań w dziedzinie elektroniki. Korzystanie z leciwych już rozwiązań powoduje, że postęp technologiczny urządzeń mobilnych jest spowalniany. Co jakiś czas słyszymy wprawdzie o kolejnych rozwiązaniach, które przynieść mają rewolucję. Słuch o nich ginie niestety niezwykle szybko. Im więcej jednak pojawi się nowych technologii tym większa szansa, że któraś z nich faktycznie pojawi się na rynku. Tym ciekawszy wydaje się nowy projekt naukowców z UCLA California NanoSystems, którzy z powodzeniem połączyli dwa nanomateriały, aby utworzyć nośnik energii, łączący w sobie najlepsze cechy akumulatorów i superkondensatorów.

Superkondensatory to elektrochemiczne jednostki, które do pełna naładować można w ciągu kilku sekund (a nie godzin) i które wytrzymują nawet milion cykli ładowania-rozładowania. W przeciwieństwie do akumulatorów nie przechowują jednak wystarczająco dużo energii, by móc zasilać nasze komputery i smartfony. Z kolei nowe hybrydowe superkondensatory mają być połączeniem najlepszych cech obu tych rozwiązań: mają mieć dużą pojemność, szybko się ładować i cechować się trwałością przekraczającą 10 tysięcy cykli. Naukowcom z CNSI udało się także zaprojektować mikrosuperkondensator, który jest wystarczająco mały, by zmieścić się w gadżecie ubieralnym lub nawet w urządzeniu implantowanym. Ma tylko 1/5 grubości kartki papieru i cechuje się dwukrotnie większą wytrzymałością niż typowy cienkowarstwowy akumulator litowy.

Nowe nośniki energii powstały z połączenia laserowo indukowanego grafenu lub LSG (bardzo dobrze przewodzący, przechowujący ładunek elektryczny i szybko się ładujący materiał) z dwutlenkiem manganu, który obecnie stosowany jest w bateriach alkaicznych ze względu na łatwą dostępność, niską cenę i dużą pojemność. Dużą zaletą nowych superkondensatorów ma być także fakt, że mogą one być wytwarzane bez konieczności zapewniania ekstremalnych temperatur czy korzystania ze sterylnych pomieszczeń. Jakby tego wszystkiego było mało, naukowcy odkryli, że ich nośnik może bezproblemowo przechowywać ładunek generowany przy użyciu ogniwa słonecznego, co dodatkowo zwiększa jego możliwości i poszerza listę potencjalnych zastosowań.

„Powiedzmy, że chciałbyś umieścić niewielką ilość prądu elektrycznego w plastrze, aby zasilić mechanizm automatycznego uwalniania leku lub wykorzystać technologię wspomagania gojenia rany. Mikrosuperkondensator jest tak cienki, że możesz go bez najmniejszych problemów umieścić wewnątrz samego plastra. Możesz go także łatwo i szybko ładować, po czym używać przez bardzo długi czas. Nośniki z LSG i dwutlenku manganu mogą ponadto przechowywać tyle samo energii co akumulatory kwasowo-ołowiowe i sześć razy więcej niż typowe superkondensatory, a jednocześnie ich ładowanie liczone jest w sekundach. To kompaktowe i niezawodne rozwiązanie może pozytywnie wpłynąć na sektor osobistych technologii w przyszłości” – podsumował nadzorujący badania profesor Richard Kaner.

Źródło: Phys.org