En la actualidad, La investigación en el dominio de supercondensadores flexibles y estirables se centra en el ajuste de electrodos, ya que tienen el efecto más significativo sobre el rendimiento. Sin embargo, los materiales de separación para tales aplicaciones permanecen en gran parte sin explorar. Recientemente, un grupo de científicos de Skoltech y la Universidad de Aalto (Finlandia) propuso un método novedoso para la fabricación de un supercondensador extensible completamente en nanotubos a partir de electrodos de película SWCNT y separador de BNNT.

Además de ser dieléctrico, poroso y químicamente inerte, Los separadores para supercondensadores extensibles deben resistir la flexión y el estiramiento sin daños estructurales graves. Los materiales que se sabe que cumplen con estos requisitos incluyen polímeros y electrolitos basados ​​en polímeros. Sin embargo, a pesar de ser económico y no tóxico, tales materiales muestran una mala humectación con electrolitos acuosos y tienen problemas de resistencia mecánica. Es más, su alto espesor (0,2 mm) da como resultado altas resistencias internas del dispositivo ensamblado. A diferencia de, nanotubos de nitruro de boro (BNNT), que se utilizaron en este trabajo, es un nanomaterial dieléctrico que muestra un alto módulo de Young y resistencia a la tracción, y por lo tanto se consideran materiales perfectos para aplicaciones de separadores extensibles. Otro componente clave de los supercondensadores son los electrodos, que tienen que ser altamente conductivos y mecánicamente estables. En este estudio, Los investigadores utilizaron películas de nanotubos de carbono (CNT), ya que dicho material tiene una estructura de poros única, alta superficie específica, baja resistividad eléctrica y alta estabilidad química, y módulo de elasticidad y resistencia a la tracción excepcionalmente altos de Young.

El separador BNNT de solo 0,5 µm de espesor garantizó una protección fiable contra cortocircuitos y una baja resistencia en serie equivalente (ESR) del supercondensador extensible (SSC). El dispositivo, fabricado en una configuración de celda de prueba para la caracterización del material, retiene el 96 por ciento de su capacitancia inicial después de 20000 ciclos de carga / descarga con una resistencia en serie equivalente baja de 4,6 Ω. El prototipo de supercondensador estirable soporta al menos 1000 ciclos de tensión del 50 por ciento con un ligero aumento en la capacitancia volumétrica y la densidad de potencia volumétrica de 32 mW cm ⁻³ hasta 40 mW cm ⁻³ después de estirar, que es más alto que lo informado antes. Es más, Se obtuvo una baja resistencia de 250 Ω para el prototipo estirable fabricado. El sencillo proceso de fabricación de dichos dispositivos se puede ampliar fácilmente, Haciendo los supercondensadores estirables completamente en nanotubos, presentado aquí, elementos prometedores en futuros dispositivos portátiles.

"En este trabajo, Aplicamos películas delgadas de SWCNT como electrodos y BNNT como separador para fabricar supercondensadores estirables totalmente en nanotubos. Elegimos usar las películas SWCNT y BNNT juntas debido a varias cualidades importantes, como estructuras de celosía, que refuerzan el material entre las paredes de ambos materiales y permiten probar y caracterizar el dispositivo bajo estiramiento mecánico. También resolvimos con éxito el problema del grosor y la resistencia del separador manteniendo las propiedades elásticas del dispositivo, ", dijo Evgenia Gilshteyn, estudiante de doctorado de Skoltech, el autor principal del estudio.

El profesor de Skoltech, Albert Nasibulin, agregó:"La tecnología de fabricación de SSC es muy simple, ya que se basa en técnicas de transferencia de deposición seca y aerografía. Con su rendimiento estable, el dispositivo podría actuar como un candidato prometedor para dispositivos electrónicos portátiles y sistemas flexibles de almacenamiento de energía ".