Taipuisia superkondensaattoreita

Nanobitteja-sivuston uusin katsausartikkeli käsittelee superkondensaattoreiden ja mikroakkujen viimeaikaista kehitystä, jota ohjaavat entistä huokoisemmat materiaalit sekä uusien ulottuvuuksien käyttöönotto.

Grafeeni kiinnostaa tutkijoita paitsi akkujen mutta myös superkondensaattorien rakenneaineena.

Alan uusimpana saavutuksena Rice University tutkijat ovat rakennelleet kehittämästään laserindusoidusta grafeenista (LIG) pinottuja, kolmiulotteisia superkondensaattoreita.

Rice labin kemisti James Tour keksi viime vuonna, että työstämällä laserilla halpaa polymeeriä poltetaan pois sen muita osia ja jäljelle jää huokoinen kalvo grafeenihiutaleita. Sellainen on johtavana materiaalina kuin täydellinen elektrodi superkondensaattoreille tai elektronisille piireille.

Sen todistaakseen Tourin ryhmä kokosi oheisessa kuvassa näkyvistä molemmin puolin polymeerilevyä grafenisoiduista arkeista ja kiinteiden elektrolyyttien välikkeistä monikerroksisia mikrosuperkondensaattoreita.

Syntyneet joustavat kondensaattoripinot osoittivat nykyrakenteisiin verraten noin kaksinkertaista energian varastointikapasiteettia ja tehopotentiaalia. Rakenteet voidaan helposti siirtää kaupallisiin sovelluksiin sillä LIG voidaan valmistaa tavanomaisessa ympäristön lämpötilassa ja teollisina määrinä rullalta-rullalle prosesseilla.

Skaalatuvuutta osoittaakseen tutkijat kytkivät kokoamiaan paketteja sarjaan ja rinnakkain ja havaitsivat sarjakytkennän tuottavan kaksinkertaisen käyttöjännitteen ja rinnakkaiskytkennän kaksinkertaistavan purkausajan samalla virrantiheydellä.

Testauksessa tutkijat latasivat ja purkivat kondensaattoreitaan tuhansia kertoja niiden menettämättä kapasitanssiaan. Pystyrakenteinen superkonkka osoitti myös lähes ennallaan säilynyttä sähköistä suorituskykyä vielä 8000 taivutussyklin jälkeenkin.