(Izquierda) Fotografía de nueve microcondensadores interconectados. (Derecha) Microcondensadores en un estado muy plegado. Crédito:Xiao et al. © 2017 Sociedad Química Estadounidense
(Phys.org) —Una de las fuentes de energía a microescala más prometedoras para dispositivos electrónicos portátiles y portátiles es un micro-supercondensador; se pueden hacer delgadas, ligero, altamente flexible, y con una alta densidad de potencia. Normalmente, sin embargo, La fabricación de estos dispositivos implica técnicas complicadas que a menudo requieren altas presiones, irradiación, y múltiples pasos.
En un nuevo estudio, Los investigadores han desarrollado un sencillo "método de un solo paso" para fabricar micro-supercondensadores y han demostrado que los dispositivos finales presentan un muy buen rendimiento general. incluyendo una alta densidad de potencia (1500 mW / cm 3 ) así como una densidad de energía (11,6 mWh / cm 3 ) que es al menos dos veces más alto que micro-supercondensadores similares.
Los investigadores, Han Xiao y col. en la Academia China de Ciencias, han publicado su artículo en un número reciente de ACS Nano .
"Hemos desarrollado un versátil, método simple y efectivo para fabricar micro-supercondensadores de alta energía con formas diseñadas, "el coautor Zhong-Shuai Wu del Laboratorio Nacional de Energía Limpia de Dalian, Academia china de ciencias, dicho Phys.org .
El paso esencial para fabricar el nuevo micro-supercondensador es integrar nanohojas de fosforeno en la capa intermedia de nanohojas de grafeno, y el buen rendimiento se debe en gran parte a la combinación sinérgica de estos dos materiales. Los diferentes materiales tienen efectos complementarios, con el fosforeno que ofrece una alta capacidad de almacenamiento y evita que las láminas de grafeno se apilen de forma no deseada, mientras que el grafeno forma el esqueleto principal y ofrece una red de transporte de electrones de alta velocidad.
Entre sus otras características, los micro-supercondensadores demuestran una muy buena flexibilidad, que los investigadores atribuyen a la estructura en capas y la geometría del dispositivo plano. El dispositivo también tiene una alta capacitancia, que se mantiene a casi el 90% de su capacidad máxima después de 2000 ciclos. En general, el sencillo proceso de fabricación también contribuye a mejorar el rendimiento del dispositivo porque evita la contaminación y la oxidación que a menudo se producen durante el procesamiento de varios pasos.
Como explican los investigadores, los pequeños dispositivos de almacenamiento de energía tienen el potencial de ser utilizados en una amplia variedad de áreas.
"Los micro-supercondensadores son muy prometedores para el almacenamiento de energía en chip, "Dijo Wu." Muy recientemente, la aparición de dispositivos electrónicos portátiles e inteligentes exige con urgencia un sistema altamente flexible y multifuncional, dispositivos integrados de almacenamiento de energía. En general, los nuevos micro-supercondensadores podrían seguir el ritmo del rápido desarrollo de los microsistemas de alta tecnología utilizados en los instrumentos de precisión, materiales campos biomédicos y otros ".
Los investigadores también esperan que, en el futuro, el nuevo proceso de fabricación puede ampliarse fácilmente y eventualmente utilizarse con fines comerciales. También planean investigar otros materiales y técnicas para desarrollar sistemas de almacenamiento de energía a microescala.
"Desarrollamos continuamente una variedad de productos ultrafinos, grafeno estructuralmente definido y materiales 2-D, electrolitos seguros de alto voltaje, y técnicas de fabricación de dispositivos para inteligente, y sistemas integrados de dispositivos de almacenamiento de energía a microescala, como micro-supercondensadores de alta energía, "Dijo Wu.
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