Mientras se encuentra en la etapa de prueba de concepto, Muestra un enorme potencial como fuente de alimentación portátil en varias aplicaciones prácticas, incluidos vehículos eléctricos, teléfonos y tecnología portátil.

El descubrimiento, publicado hoy en Energía de la naturaleza , supera el problema al que se enfrentan los supercondensadores de carga rápida, que por lo general no pueden contener una gran cantidad de energía en un espacio pequeño.

Primer autor del estudio, Dr. Zhuangnan Li (Química UCL), dijo:"Nuestro nuevo supercondensador es extremadamente prometedor para la tecnología de almacenamiento de energía de próxima generación como reemplazo de la tecnología actual de baterías, o para usar junto a él, para proporcionar al usuario más poder.

"Diseñamos materiales que le darían a nuestro supercondensador una alta densidad de potencia, es decir, qué tan rápido puede cargarse o descargarse, y una alta densidad de energía, lo que determinará cuánto tiempo puede funcionar. Normalmente, solo puede tener una de estas características, pero nuestro supercondensador proporciona ambas, que es un avance fundamental.

"Es más, el supercondensador se puede doblar a 180 grados sin afectar el rendimiento y no utiliza un electrolito líquido, lo que minimiza cualquier riesgo de explosión y lo hace perfecto para integrarse en teléfonos flexibles o dispositivos electrónicos portátiles ".

Un equipo de químicos ingenieros y físicos trabajaron en el nuevo diseño, que utiliza un material de electrodo de grafeno innovador con poros que se pueden cambiar de tamaño para almacenar la carga de manera más eficiente. Este ajuste maximiza la densidad de energía del supercondensador a un récord de 88,1 Wh / L (vatios-hora por litro), que es la densidad de energía más alta jamás reportada para supercondensadores basados ​​en carbono.

Una tecnología comercial de carga rápida similar tiene una densidad de energía relativamente baja de 5-8 Wh / L y las baterías de plomo-ácido tradicionales de carga lenta pero de larga duración que se utilizan en vehículos eléctricos suelen tener 50-90 Wh / L.

Si bien el supercondensador desarrollado por el equipo tiene una densidad de energía comparable al valor de vanguardia de las baterías de plomo-ácido, su densidad de potencia es dos órdenes de magnitud superior a más de 10, 000 Watt por litro.

Autor principal y Decano de Ciencias Físicas y Matemáticas de la UCL, Profesor Ivan Parkin (Química UCL), dijo:"Almacenar con éxito una gran cantidad de energía de forma segura en un sistema compacto es un paso significativo hacia una tecnología mejorada de almacenamiento de energía. Hemos demostrado que se carga rápidamente, podemos controlar su salida y tiene una excelente durabilidad y flexibilidad, haciéndolo ideal para el desarrollo para su uso en vehículos eléctricos y electrónicos miniaturizados. Imagine que necesita solo diez minutos para cargar completamente su automóvil eléctrico o un par de minutos para su teléfono y dura todo el día ".

Los investigadores fabricaron electrodos a partir de múltiples capas de grafeno, creando una densa, pero material poroso capaz de atrapar iones cargados de diferentes tamaños. Lo caracterizaron utilizando una variedad de técnicas y encontraron que funcionaba mejor cuando el tamaño de los poros coincidía con el diámetro de los iones en el electrolito.

El material optimizado, que forma una fina película, se utilizó para construir un dispositivo de prueba de concepto con alta potencia y alta densidad de energía.

El supercondensador de 6 cm x 6 cm se fabricó a partir de dos electrodos idénticos en capas a cada lado de una sustancia similar a un gel que actuaba como medio químico para la transferencia de carga eléctrica. Esto se utilizó para alimentar docenas de diodos emisores de luz (LED) y resultó ser muy robusto, flexible y estable.

Incluso cuando está doblado a 180 grados, Funcionó casi igual que cuando estaba plano, y después de las 5, 000 ciclos, retuvo el 97,8% de su capacidad.

Autor principal, Profesor Feng Li (Academia China de Ciencias), dijo:"Durante los próximos treinta años, el mundo de la tecnología inteligente se acelerará, que cambiará enormemente la comunicación, transporte y nuestra vida diaria. Al hacer que el almacenamiento de energía sea más inteligente, los dispositivos se volverán invisibles para nosotros al trabajar de forma automática e interactiva con los electrodomésticos. Nuestras células inteligentes son un gran ejemplo de cómo se puede mejorar la experiencia del usuario y muestran un enorme potencial como fuente de alimentación portátil en aplicaciones futuras ".