En kombination av två vanliga material – grafit och vatten – skulle kunna producera energilagringssystem som presterar i nivå med litiumjonbatterier, men ladda på några sekunder och ha en nästan obestämd livslängd.

Dr Dan Li, vid Monash University Department of Materials Engineering, och hans forskargrupp har arbetat med ett material som kallas grafen, som kan ligga till grund för nästa generations ultrasnabba energilagringssystem.

"När vi väl kan manipulera detta material på rätt sätt, din iPhone, till exempel, kan laddas på några sekunder, eller möjligen snabbare.” sa Dr Li.

Grafen är resultatet av att bryta ner grafit, en billig, lättillgängligt material som vanligtvis används i pennor, i lager en atomtjock. I denna form, den har anmärkningsvärda egenskaper.

Grafen är starkt, kemiskt stabil, en utmärkt ledare av elektricitet och, viktigt, har en extremt stor yta.

Dr Li sa att dessa egenskaper gör grafen mycket lämplig för energilagringsapplikationer.

"Anledningen till att grafen inte används överallt är att dessa mycket tunna ark, när den staplas i en användbar makrostruktur, binda genast samman, reformering av grafit. När grafen staplas om, det mesta av ytan går förlorat och det beter sig inte som grafen längre."

Nu, Dr Li och hans team har upptäckt nyckeln till att bibehålla de anmärkningsvärda egenskaperna hos separata grafenark:vatten. Att hålla grafen fuktig – i gelform – ger avstötande krafter mellan arken och förhindrar omstapling, gör den redo för tillämpning i verkligheten.

”Tekniken är väldigt enkel och kan lätt skalas upp. När vi upptäckte det, vi tyckte det var otroligt. Vi tar två grundläggande, billiga material – vatten och grafit – och gör detta nya nanomaterial med fantastiska egenskaper, ” sa Dr Li.

När det används i energiapparater, grafengel överträffar avsevärt nuvarande kolbaserad teknik, både vad gäller mängden laddning som lagras och hur snabbt laddningarna kan levereras.

Dr Li sa att fördelarna med att utveckla denna nya nanoteknik sträcker sig bortom konsumentelektronik.

"Höghastighet, pålitliga och kostnadseffektiva energilagringssystem är avgörande för den framtida livskraften för el från förnybara resurser. Dessa system är också nyckeln till storskalig användning av elfordon.

"Graphene gel är också lovande för användning i vattenreningsmembran, biomedicinska apparater och sensorer.”