(PhysOrg.com) - En un esfuerzo por desarrollar dispositivos electrónicos portátiles, Los investigadores han diseñado un nuevo supercondensador ultradelgado que tiene una capacitancia seis veces mayor que la de cualquier supercondensador comercial actual. Y lo que es más, El nuevo supercondensador se probó en un estado trenzado para demostrar sus buenas propiedades electroquímicas con alta flexibilidad.

Los investigadores, Chuizhou Meng, et al., del Centro de Investigación de Nanotecnología Tsinghua-Foxconn de la Universidad de Tsinghua en Beijing han publicado sus resultados en un número reciente de Nano letras .

Como explican los investigadores, Los dispositivos electrónicos portátiles son cada vez más pequeños y flexibles. Sin embargo, los componentes de gestión de la energía, p. ej. baterías y supercondensadores:tienden a quedarse atrás de otros componentes cuando se trata de tamaño pequeño y flexibilidad. Específicamente, los supercondensadores están limitados por su configuración convencional, que es un separador intercalado entre dos electrodos sellados en electrolito líquido. Los dos principales inconvenientes de esta configuración son que el electrolito líquido requiere materiales de encapsulación de seguridad para evitar fugas. y las múltiples partes del sistema que se mueven entre sí disminuyen el rendimiento y el ciclo de vida del dispositivo.

En un intento por diseñar un dispositivo de almacenamiento de energía que sea más pequeño y más flexible que los dispositivos anteriores, los investigadores recurrieron a materiales a base de carbono. Mediante el uso de dos electrodos ligeramente separados hechos de polianilina (un polímero conductor) y nanotubos de carbono, y solidificarlos en un electrolito de estado sólido de polímero en gel (actuando simultáneamente como un separador), los investigadores pudieron fabricar un supercondensador altamente flexible que era tan delgado como una hoja de papel estándar. Los materiales novedosos y la ausencia de partes móviles permitieron a los investigadores superar los problemas con la configuración convencional, y disminuir aún más el tamaño y aumentar la flexibilidad del dispositivo.

“Diseñamos de manera innovadora la microestructura y optimizamos la configuración de nuestros supercondensadores para hacer un uso efectivo de cada componente necesario, ”Dijo el coautor Changhong Liu a PhysOrg.com. “Omitimos los colectores de corriente de metales pesados ​​y el encapsulado voluminoso de los supercondensadores convencionales. Aquí, Los nanotubos de carbono formaron una buena red conductora de electricidad, La polianilina proporcionó una pseudocapacidad extremadamente grande, y la capa de electrolito de polímero de gel de gel medio ultrafino actuó simultáneamente como separador. En general, los dispositivos son muy flexibles y parecidos al papel ".

En pruebas, los investigadores demostraron que el nuevo supercondensador tiene una capacitancia de 31,4 F / g cuando se retuerce, en comparación con los 5,2 F / g de los supercondensadores comerciales actuales. El nuevo supercondensador también mostró características superiores en otras áreas, como una alta densidad de potencia, baja corriente de fuga, y ciclo de vida largo. Los investigadores predicen que estas propiedades podrían mejorarse aún más optimizando los materiales y la estructura del dispositivo. como acortando la distancia entre electrodos.

"A lo mejor de nuestro conocimiento, este supercondensador flexible similar al papel tiene una capacitancia específica mucho más alta que los comerciales convencionales de alto nivel actuales, "Liu dijo, y agregó que los investigadores no podían garantizar que estuvieran al tanto de todos los dispositivos comerciales.

Los investigadores también mostraron cómo tres supercondensadores retorcidos conectados en serie podrían usarse para encender un LED rojo. Después de 15 minutos de carga a 2,5 V, los supercondensadores enrollados encendieron el LED durante casi 30 minutos. Dada su alta capacitancia y flexibilidad que superan los supercondensadores comerciales actuales, el nuevo supercondensador debería ser atractivo para su uso en dispositivos electrónicos portátiles, un área que todavía está comenzando a ser explorada.

“Creemos que este dispositivo de almacenamiento de energía ligero y flexible tendrá un gran potencial de aplicación en la electrónica portátil del futuro, "Dijo Liu. "Por ejemplo, incorporado con tecnología de pantalla flexible, hará que un libro electrónico flexible sea realmente similar al papel, ahorrando mucho peso y espacio. Y en el futuro cuando los circuitos integrados flexibles a gran escala se hacen realidad, se espera una computadora portátil liviana y flexible ".

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