Framtidens elektronik kan ta sekunder att ladda tack vare genombrott för superkondensatorer

Ett forskarteam vid Monash University har utvecklat ett nytt kolbaserat material som gör det möjligt för superkondensatorer att lagra betydligt mer energi och därmed övervinna en stor begränsning som har hindrat dem från att användas i kompakta enheter. Resultatet - som beskrivs i tidskriften Nature Communications - kan leda till en ny generation av energilagringsenheter.

Superkondensatorer är kända för sin förmåga att ladda och urladda extremt snabbt. Men de är ökända för sin låga volymetriska energitäthet, vilket innebär att de lagrar mycket mindre energi i förhållande till sin storlek jämfört med batterier. Forskargruppen vid Monash University löste detta problem med en ny materialarkitektur som kallas multiskalig reducerad grafenoxid (M-rGO).

Materialet är tillverkat av naturlig grafit med hjälp av en snabb värmebehandlingsprocess som bildar en unik struktur av starkt böjda och trassliga grafenkristalliter. Forskarna gjorde en kontraintuitiv upptäckt - de upptäckte att denna böjda struktur gör att joner från elektrolyten kan tränga djupt in i materialets inre skikt, en process som de kallar "elektrokemisk expansion mellan skikten" Detta innebär en större yta för energilagring.

Resultaten var enastående. När det nya materialet sattes ihop till en cell med påse hade det en volymetrisk energitäthet på 99,5 Wh/L, vilket kan jämföras med blybatterier. Det uppvisade också en hög effekttäthet på 69,2 kW/L.

Den här upptäckten kan göra det möjligt för oss att bygga snabbladdande superkondensatorer som lagrar tillräckligt med energi för att ersätta batterier i många tillämpningar, och som levererar den mycket snabbare. - Professor Majumder.

Tekniken kommersialiseras nu av Ionic Industries, ett avknoppningsföretag från Monash University, som arbetar med partners för att få ut det nya materialet på marknaden. Om det lyckas kan vi få se ultrasnabbladdande enheter som laddas upp på bara några sekunder.