Superkondensaattori heterorakenteisella elektrodilla

11.05.2020

Penn-puolijohdetta-superkonkkaan-275-t.jpgPenn Staten ja kahden kiinalaisen yliopiston tutkijoiden mukaan uusi mangaanioksidiin perustuva superkondensaattori voisi yhdistää akkujen varastointikapasiteetin ja muiden superkondensaattorien suuren tehon ja nopean varaamisen.

"Mangaanioksidi on ehdottomasti lupaava materiaali", toteaa tekniikan ja mekaniikan apulaisprofessori Huanyu "Larry" Cheng ja materiaalitutkimuslaitoksen jäsen Penn Statessa. "Yhdistämällä koboltti mangaanioksidiin se muodostaa heterostruktuurin, jossa pystymme virittämään rajapintojen ominaisuuksia."

Ryhmä aloitti simulaatioilla nähdäkseen kuinka mangaanioksidin ominaisuudet muuttuvat yhdistettynä muihin materiaaleihin. Kun he kytkivät sen puolijohteeseen, he löysivät sen tekevän johtavan rajapinnan, jolla oli alhainen resistanssi elektronien ja ionien kulkeutumiselle. Tämä on tärkeää, koska muuten materiaalin varautuminen on hidasta.

"Tutkimalla mangaanioksidia koboltti mangaanioksidia positiivisena elektrodina ja grafeenioksidin muodossa negatiivisena elektrodina, saadaan asymmetrinen superkondensaattori, jolla on korkea energiatiheys (230.6 mWh cm -2), huomattava tehotiheys (3.91 mW cm -2 at 149.99 mWh cm-2) ja erinomainen työjaksovakaus", vierailevan tutkijan Cheng Zhangin mukaan.

Ryhmä on verrannut superkondensaattoriaan muihin, ja heidän energiatiheys ja teho ovat paljon suurempia. Ominaiskapasiteetti on jopa 1125 F g -1; (tai 58,5 F cm -3). Tutkijat uskovat, että kasvattamalla sivusuuntamittoja ja paksuutta heidän materiaalilla on potentiaalia sähköautoissa.

Toistaiseksi he eivät ole yrittäneet skaalata materiaaliaan. Sen sijaan heidän seuraava askel on virittää rajapinta, jossa puolijohtavat ja johtavat kerrokset kohtaavat entistä paremman suorituskyvyn saavuttamiseksi.

He haluavat lisätä superkondensaattorin jo kehitettyyn joustavaan, puettavaan elektroniikkaan ja antureihin näiden laitteiden energiantoimittajana tai omavoimaisina antureina.

Tutkimusartikkeli: Efficient Coupling of Semiconductors into Metallic MnO2@CoMn2O4 Heterostructured Electrode with Boosted Charge Transfer for High-performance Supercapacitors.

Aiheesta aiemmin:

Tehokkaampia superkondensaattoreita

Uusi sähköenergian varastoinnin materiaali

17.09.2020Aurinkokennoille kaksi kerrosta on parempi kuin yksi
16.09.2020Läpi sumun ja heinäsirkkaparven
15.09.2020Fononilaser
14.09.2020Transistoreita jäähdyttäen ja pinoten
11.09.2020Kubitteja kiertäen ja kaartaen
10.09.2020Tarkempia mittauksia mutkan kautta
09.09.2020Nopeampi ja tehokkaampi energian varastointi
08.09.2020Kvanttiläpimurto turvallisemmalle tietoliikenteelle
07.09.2020Tarkkuutta tekoälyyn
04.09.2020Mikroelektroniset robotit liikkeelle laserilla

Siirry arkistoon »