Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Tohoku en Japón ha desarrollado nuevos materiales para supercondensadores con mayor voltaje y mejor estabilidad que otros materiales. Su investigación fue publicada recientemente en la revista Ciencias de la energía y el medio ambiente .

Los supercondensadores son dispositivos de almacenamiento de energía recargables con una amplia gama de aplicaciones, desde maquinaria hasta contadores inteligentes. Ofrecen muchas ventajas sobre las baterías, incluida una carga más rápida y una vida útil más prolongada, pero no son tan buenos para almacenar mucha energía.

Los científicos han buscado durante mucho tiempo materiales de alto rendimiento para supercondensadores que puedan cumplir con los requisitos de aplicaciones que consumen mucha energía, como los automóviles. "Es muy difícil encontrar materiales que puedan operar a alto voltaje y permanecer estables en condiciones difíciles, "dice Hirotomo Nishihara, científico de materiales en la Universidad de Tohoku y coautor del artículo.

Nishihara y sus colegas colaboraron con la compañía de producción de supercondensadores TOC Capacitor Co. para desarrollar un nuevo material que exhibe una estabilidad extraordinariamente alta en condiciones de alto voltaje y alta temperatura.

Los carbones activados se utilizan para los electrodos en los condensadores, pero estos están limitados por el bajo voltaje en celdas individuales, los bloques de construcción que componen los condensadores. Esto significa que se debe apilar una gran cantidad de celdas para lograr el voltaje requerido. Crucialmente, el nuevo material tiene un voltaje de celda única más alto, reduciendo el número de apilamiento y permitiendo que los dispositivos sean más compactos.

El nuevo material es una hoja hecha de un marco tridimensional continuo de mesoesponja de grafeno, un material a base de carbono que contiene poros a nanoescala. Una característica clave de los materiales es que no tienen costuras:contiene una cantidad muy pequeña de bordes de carbono, los sitios donde se originan las reacciones de corrosión, y esto lo hace extremadamente estable.

Los investigadores investigaron las propiedades físicas de su nuevo material utilizando microscopía electrónica y una variedad de pruebas físicas. incluyendo técnicas de difracción de rayos X y espectroscopía vibracional. También probaron materiales comerciales basados ​​en grafeno, incluidos los nanotubos de carbono de pared simple, óxidos de grafeno reducidos, y grafeno 3-D, utilizando carbones activados como punto de referencia para la comparación.

Demostraron que el material tenía una excelente estabilidad a altas temperaturas de 60 ° C y un alto voltaje de 3,5 voltios en un electrolito orgánico convencional. Significativamente, mostró una estabilidad ultra alta a 25 ° C y 4,4 voltios, 2,7 veces más alta que los carbones activados convencionales y otros materiales a base de grafeno. "Este es un récord mundial de estabilidad de voltaje de materiales de carbono en un supercondensador simétrico, "dice Nishihara.

El nuevo material allana el camino para el desarrollo de materiales altamente duraderos supercondensadores de alto voltaje que podrían usarse para muchas aplicaciones, incluidos los vehículos de motor.