Novo supercapacitor dobrável pode carregar EVs em 10 minutos

• Os pesquisadores construíram um supercapacitor flexível que oferece alta densidade de energia e alta densidade de energia.
• Não mostra degradação de desempenho, mesmo quando é dobrado em 180 graus.
• Pode reter 97,8% de sua capacidade após 5.000 ciclos.

Os supercapacitores são dispositivos promissores de armazenamento de energia eletroquímica para fontes de alimentação móveis. Eles preenchem a lacuna entre as baterias recarregáveis ​​e os capacitores eletrolíticos.

Embora possam oferecer operações seguras, alta densidade de energia e longa vida útil, suas aplicações práticas são limitadas por sua baixa densidade de energia.

Agora, pesquisadores da University College London e da Chinese Academy of Sciences projetaram um supercapacitor flexível que carrega rapidamente e armazena com segurança uma quantidade incrível de energia para uso por um longo período.

Ao contrário dos capacitores de alta potência existentes, ele pode armazenar um grande volume de energia em um espaço minúsculo. Embora o dispositivo ainda esteja em seu estágio inicial de desenvolvimento, ele tem mostrado grande potencial como uma potência portátil em inúmeras aplicações, como smartphones, tecnologia vestível e veículos elétricos (EVs).

Este supercapacitor recém-desenvolvido pode ser usado juntamente com a tecnologia de bateria existente ou como um substituto para ela, para fornecer mais energia.

Não inclui nenhum eletrólito líquido (o que minimiza o risco de explosão) e pode dobrar a 180 graus sem degradar o desempenho. Esses recursos o tornam um candidato perfeito para integração em dispositivos vestíveis e smartphones flexíveis.

O material otimizado

A equipe de pesquisa construiu um novo design que usa um material de eletrodo de grafeno especializado com poros. O tamanho dos poros pode ser alterado para armazenar a carga de forma eficiente. Eles testaram o material em várias configurações e descobriram que o dispositivo tem melhor desempenho quando os tamanhos dos poros são iguais ao diâmetro dos íons no eletrólito.

Este ajuste dá ao novo supercapacitor duas características:

1. Alta densidade de potência:a rapidez com que pode carregar / descarregar.
2. Alta densidade de energia:quanto tempo pode durar.

Em contraste, os supercondensadores existentes exibem apenas uma dessas características.



A densidade máxima de energia do supercapacitor atinge 88,1 Watt-hora por litro (Wh / L) - a maior densidade de energia alcançada por um supercapacitor à base de carbono até hoje.

Referência:Nature Energy | DOI:10.1038 / s41560-020-0560-6 | UCL

As baterias de chumbo-ácido existentes usadas em EVs têm uma densidade de energia de 50-90 Wh / L, enquanto a tecnologia comercial de carregamento rápido normalmente tem 5-8 Wh / L.

Embora a densidade de energia do novo supercapacitor seja comparável à das baterias de chumbo-ácido, sua densidade de energia é de 10.000 Watt por litro - duas ordens de magnitude maior do que as baterias de chumbo-ácido padrão.



O supercapacitor de 6 cm * 6 cm não mostra degradação de desempenho, mesmo quando é dobrado em 180 graus. Além disso, pode reter 97,8% de sua capacidade após 5.000 ciclos.

A obtenção desse armazenamento compacto de energia representa um passo significativo em direção às aplicações práticas dos supercapacitores. Capacidade de carregamento rápido, excelente flexibilidade e durabilidade o tornam um candidato perfeito para fonte de alimentação portátil em eletrônicos miniaturizados e EVs. Imagine carregar seu telefone [de 0 a 100 por cento] em alguns minutos ou carregar seu carro elétrico em dez minutos.

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Por enquanto, esse supercapacitor está longe da comercialização. A equipe está trabalhando para melhorar ainda mais seu design e eficiência.