Hızlı şarj, uzun süreli çalışma, esnek enerji depolama

Kavram kanıtı aşamasındayken, elektrikli araçlar, telefonlar ve giyilebilir teknoloji dahil olmak üzere çeşitli pratik uygulamalarda taşınabilir bir güç kaynağı olarak büyük bir potansiyel göstermektedir.

Bugün Nature Energy’de yayınlanan keşif, yüksek güçlü, hızlı şarjlı süper kapasitörlerin karşılaştığı sorunun üstesinden geliyor – genellikle küçük bir alanda büyük miktarda enerji tutamıyorlar .

Çalışmanın ilk yazarı Dr. Zhuangnan Li (UCL Kimya) şunları söyledi: “Yeni süper kapasitörümüz , mevcut pil teknolojisinin yerini alması veya yanında kullanılması için yeni nesil enerji depolama teknolojisine son derece ümit vaat ediyor daha fazla güç ile .

“Süper kapasitörümüze yüksek güç yoğunluğu (yani ne kadar hızlı şarj veya deşarj olabileceğini) ve yüksek enerji yoğunluğu sağlayacak malzemeleri tasarladık, bu da ne kadar süre çalışacağını belirleyecek. ancak süper kapasitörümüz her ikisini de sağlar ki bu kritik bir atılımdır.

“Üstün kapasitör, performansı etkilemeden 180 dereceye kadar bükülebilir ve herhangi bir patlama riskini en aza indiren ve esnek telefonlara veya giyilebilir elektronik cihazlara entegre etmek için mükemmel hale getiren sıvı elektrolit kullanmaz.”

Kimyagerler, mühendisler ve fizikçilerden oluşan bir ekip, yükü daha verimli bir şekilde saklamak için boyutu değiştirilebilen gözenekleri olan yenilikçi bir grafen elektrot malzemesi kullanan yeni tasarım üzerinde çalıştı. Bu ayarlama, süper kapasitörün enerji yoğunluğunu, karbon bazlı süper kapasitörler için bildirilen en yüksek enerji yoğunluğu olan 88.1 Wh / L’ye (litre başına Watt saat) kadar maksimuma çıkarır.

Benzer hızlı şarjlı ticari teknoloji 5-8 Wh / L’lik nispeten zayıf bir enerji yoğunluğuna ve elektrikli araçlarda kullanılan geleneksel yavaş şarjlı ancak uzun süre çalışan kurşun-asit akülerde tipik olarak 50-90 Wh / L’dir.

Ekip tarafından geliştirilen süper kapasitör, kurşun-asit pillerin son teknoloji değeri ile karşılaştırılabilir bir enerji yoğunluğuna sahipken, güç yoğunluğu litre başına 10.000 Watt’ın üzerinde iki büyüklük düzeyindedir.

Kıdemli yazar ve UCL Matematik ve Fizik Bilimleri Dekanı Profesör Ivan Parkin (UCL Kimya) şunları söyledi: “Büyük miktarda enerjiyi kompakt bir sistemde başarıyla depolamak, gelişmiş enerji depolama teknolojisine doğru önemli bir adımdır. Hızla şarj olduğunu gösterdik. , çıkışını kontrol edebiliriz ve mükemmel dayanıklılık ve esnekliğe sahiptir, minyatür elektronik ve elektrikli araçlarda kullanım için idealdir.Elektrikli arabanızı tamamen şarj etmek için sadece on dakikaya veya telefonunuz için birkaç dakikaya ihtiyaç duyduğunuzu düşünün. bütün gün sürecek. “

Araştırmacılar, farklı boyutlarda yüklü iyonları yakalayabilen yoğun, ancak gözenekli bir malzeme oluşturarak çoklu grafen katmanlarından elektrotlar yaptılar. Bir dizi teknik kullanarak karakterize ettiler ve gözenek boyutları elektrolitteki iyonların çapıyla eşleştiğinde en iyi performansı buldular.

İnce bir film tabakası oluşturan optimize edilmiş materyal, bir hem de bir kanıt-kavram cihazını oluşturmak için kullanılan yüksek güç ve yüksek enerji yoğunluğu .

6cm x 6cm’lik süperkapasitör, elektrik yükünün transferi için kimyasal bir ortam görevi gören jel benzeri bir maddenin her iki tarafına yerleştirilmiş iki özdeş elektrottan yapılmıştır. Bu düzinelerce ışık yayan diyota (LED) güç sağlamak için kullanıldı ve oldukça sağlam, esnek ve kararlı olduğu bulundu.

180 derecede büküldüğünde bile, düz olduğu ile hemen hemen aynı performansı gösterdi ve 5.000 döngüden sonra kapasitesinin% 97.8’ini korudu.

Kıdemli yazar Profesör Feng Li (Çin Bilimler Akademisi) şunları söyledi: “Önümüzdeki otuz yıl boyunca akıllı teknoloji dünyası hızlanacak, bu da iletişimi, taşımayı ve günlük hayatımızı büyük ölçüde değiştirecek. cihazlar ile otomatik olarak ve etkileşimli olarak çalışarak bize görünmez olurlar. Akıllı hücrelerimiz kullanıcı deneyiminin nasıl geliştirilebileceğinin harika bir örneğidir ve gelecekteki uygulamalarda taşınabilir güç kaynağı olarak muazzam bir potansiyel sergilerler . “