Superkondensaattoreita akkujärjestelmiin ja mikrosiruille

Korean tiede- ja teknologiainstituutin (KIST) tohtori Bon-Cheol Kun ja tohtori Seo Gyun Kimin sekä Soulin kansallisen yliopiston (SNU) professori Yuanzhe Piaon johtama tutkimusryhmä on kehittänyt tehokkaan superkondensaattorin, jonka odotetaan tulevan seuraavan sukupolven energian varastointilaitteiksi.

Tutkijoiden kehittämä teknologia voittaa nykyisten superkondensaattoreiden rajoitukset hyödyntämällä innovatiivista kuiturakennetta, joka koostuu yksiseinäisistä hiilinanoputkista (CNT) ja johtavasta polyaniliinipolymeeristä (PANI).

Työssään tutkijat sidostivat erittäin johtavia yksiseinäisiä hiilinanoputkia (CNT) tasaisesti kemiallisesti polyaniliiniin (PANI), joka on prosessoitavaa ja edullista nanotasolla. Tämä luo kuiturakenteen, joka samanaikaisesti parantaa elektronien ja ionien virtausta, jolloin syntyy superkondensaattori, joka voi varastoida enemmän energiaa ja samalla vapauttaa sitä nopeammin.

Kehitetyn superkondensaattorin on osoitettu säilyttävän vakaan suorituskyvyn jopa yli 100 000 lataus- ja purkaustestin jälkeen ja olevan kestävä jopa suurijännitteisissä ympäristöissä. Näiden ominaisuuksien ansiosta teknologiaa voidaan käyttää korvaamaan tai täydentämään olemassa olevia akkujärjestelmiä.

Lisäksi kehitetyllä komposiittikuidulla (CNT-PANI) on suuri mekaaninen joustavuus, joten se voidaan rullata ja taittaa. Edelleen tutkijat ovat luoneet perustan massatuotannolle yksinkertaisen prosessin avulla ja onnistuneet äskettäin kehittämään kalvomaisia rakenteita tähän teknologiaan perustuen, mikä edistää kaupallistamista entisestään.

University College Londonin tutkijat ovat puolestaan kehittäneet sinkki-ioni-mikrokondensaattoreita (ZIMC), jotka ovat omiaan tehokkaina energian varastointiratkaisuina mikroskooppisissa sovelluksissa.

Tutkijat esittelevät suunnitelman, jossa 3D-kultaisia lomitettuja elektrodeja (3D Au IDE) erittäin huokoisina virrankerääjinä, joihin on ujutettu sinkkiä (Zn). Katodina toimii PEDOT-päällystetty hybridi-aktiivihiili (AC-PEDOT).

Uudenlaisen kolmiulotteisten kultaisten Au IDE -elektrodien rakenne parantaa merkittävästi varauksen varastointia lisäämällä pinta-alaa, helpottamalla ionien diffuusiota ja parantamalla kokonaisjohtavuutta. Yhdessä edistyneen valmistustekniikan kanssa tämä lähestymistapa varmistaa tarkan materiaalin kerrostumisen ja tasaisen elektrodin muodostumisen.

Tämä työ korostaa innovatiivisen elektrodisuunnittelun ja materiaalien integroinnin merkitystä ZIMC-teknologian kehittämisessä, mikä tasoittaa tietä tehokkaille, sirulla sijaitseville energian varastointiratkaisuille.

Aiheesta aiemmin:

Muoviset ja ioniset superkondensaattorit tehostuvat

Hengittävä superkondensaattori

Kasvinsiemenistä biologisia pietsogeneraattoreita