Supercapacitor revolucionário combina a energia da bateria enquanto fornece potência superior

Universidade Monash, Melbourne, Austrália
Os engenheiros projetaram um supercapacitor que oferece alta densidade de energia e alta densidade de potência em um único pacote. (Imagem:Os pesquisadores)
Em um estudo publicado na Nature Communications , a equipe revela um novo tipo de material à base de carbono que permite que os supercapacitores armazenem tanta energia quanto as baterias tradicionais de chumbo-ácido, ao mesmo tempo que fornecem energia muito mais rápido do que as baterias convencionais conseguem.

Os supercapacitores são uma classe emergente de dispositivos de armazenamento de energia que armazenam carga eletrostaticamente, em vez de por meio de reações químicas como as baterias. Até agora, uma grande barreira era o facto de apenas uma pequena fracção da área superficial do material de carbono – essencial para armazenar energia – estar acessível para utilização.

O professor Mainak Majumder, Diretor do Centro de Pesquisa ARC para Fabricação Avançada com Materiais 2D (AM2D), baseado no Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da Monash, foi membro da equipe de pesquisa.

“Nossa equipe mostrou como desbloquear muito mais dessa área de superfície simplesmente mudando a forma como o material é tratado termicamente”, disse o professor Majumder. “Esta descoberta pode permitir-nos construir supercapacitores de carregamento rápido que armazenem energia suficiente para substituir baterias em muitas aplicações e fornecê-la muito mais rapidamente.”

O segredo está em uma nova arquitetura de material desenvolvida pela equipe, chamada óxido de grafeno reduzido multiescala (M-rGO), que é sintetizado a partir de grafite natural.

Usando um rápido processo de recozimento térmico, os pesquisadores criaram uma estrutura de grafeno altamente curvada com caminhos precisos para os íons se moverem de forma rápida e eficiente. O resultado é um material que oferece alta densidade de energia e alta densidade de potência – uma combinação raramente alcançada em um único dispositivo.

Petar Jovanović, pesquisador do ARC AM2D Hub e coautor do estudo, disse que quando montados em dispositivos de células tipo bolsa, os supercapacitores Monash forneceram densidades de energia volumétrica de até 99,5 Wh/L (em eletrólitos líquidos iônicos); densidades de potência tão altas quanto 69,2 kW/L; e capacidades de carregamento rápido com excelente estabilidade de ciclo.

“Essas métricas de desempenho estão entre as melhores já relatadas para supercapacitores à base de carbono e, o que é crucial, o processo é escalonável e compatível com as matérias-primas australianas”, disse Jovanović.

Phillip Aitchison, CTO da Ionic Industries, spinout da Monash University, e coautor do estudo, disse que a tecnologia agora está sendo comercializada. “A Ionic Industries foi criada para comercializar inovações como essas e agora estamos produzindo quantidades comerciais desses materiais de grafeno”, disse Aitchison. “Estamos trabalhando com parceiros de armazenamento de energia para trazer esse avanço para aplicações líderes de mercado – onde tanto a alta energia quanto o fornecimento rápido de energia são essenciais.”

Para mais informações, entre em contato com Petar Jovanovic em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa ter o JavaScript habilitado para visualizá-lo.