Personlig elektronik som mobiltelefoner och bärbara datorer kan få ett uppsving från några av de lättaste materialen i världen.

Lawrence Livermore-forskare har vänt sig till grafen aerogel för förbättrad lagring av elektrisk energi som så småningom kan användas för att jämna ut effektfluktuationer i energinätet.

Teamet fann att grafenaerogelbaserade superkondensatorelektroder kan vara särskilt användbara i elfordonssektorn eftersom de har stor yta, god elektrisk ledningsförmåga, kemisk tröghet och långvarig cykelstabilitet.

Energilagringssystem för elfordon har särskilt höga krav eftersom de måste kombinera hög effekt och energitäthet, cyklbarhet, säkerhet och låg kostnad. Superkondensatorer (även kända som ultrakondensatorer eller elektriska dubbelskiktskondensatorer) kan hjälpa till att uppfylla dessa krav på grund av deras höga effekttäthet och utmärkta cykelstabilitet.

"Kommersiella kolbaserade superkondensatorer används för att återvinna bromsenergi i många fordon (bilar, bussar, tåg, etc.) och för att öppna nödutgångarna på Airbus A380, " LLNL:s Patrick Campbell sa. "Våra material kan potentiellt förbättra prestandan hos dessa kommersiella superkondensatorer med mer än 100 procent."

Jämfört med traditionella kolbaserade superkondensatorelektroder tillverkade av kimrök och bindemedelsmaterial, grafenaerogeler erbjuder många fördelar såsom kontroll av densitet och porstorleksfördelning, och ökad konduktivitet på grund av kollänkar mellan arken av aktivt kol och frånvaron av bindemedelsmaterial.

Aerogeler som härrör från kol såväl som oorganiska material utvecklades vid LLNL och har hittat ett antal tillämpningar - från att fånga upp rymddamm till att täcka insidan av National Ignition Facility-mål.

"Graphene aerogeler är en relativt ny typ av aerogel som är idealisk för energilagringsapplikationer på grund av sin extremt höga yta, utmärkta mekaniska egenskaper och mycket hög elektrisk ledningsförmåga, ", sa Campbell. "Vi har undersökt olika sätt att förbättra deras energilagringsegenskaper som att öka elektrodensiteten genom mekanisk kompression. Den icke-kovalenta modifieringsstrategin är helt enkelt en annan väg för att öka lagringskapaciteten för elektrisk energi."

Även om användning i personlig elektronik eller andra högeffektsapplikationer där energin måste lagras och frigöras mycket snabbt har ännu inte testats, utsikterna är lovande, sa Juergen Biener, LLNL:s lagledare.

Forskningen kommer att visas som omslagsartikel i numret 14 november av Journal of Materials Chemistry A . Andra Livermore-forskare som är involverade i projektet inkluderar Brandon Wood, Marcus Worsley och Ted Baumann.