En tunn, flexibel superkondensator som utvecklats vid University of Central Florida har hög energi- och effekttäthet. Upphovsman:University of Central Florida
Ett team av UCF -forskare har utvecklat en ny process för att skapa flexibla superkondensatorer som kan lagra mer energi och laddas mer än 30, 000 gånger utan att förnedra.
Den nya metoden från University of Central Floridas NanoScience Technology Center kan så småningom revolutionera så varierad teknik som mobiltelefoner och elfordon.
"Om de skulle ersätta batterierna med dessa superkondensatorer, du kan ladda din mobiltelefon på några sekunder och du behöver inte ladda den igen på över en vecka, "sa Nitin Choudhary, en postdoktor som genomförde mycket av den forskning som nyligen publicerats i den akademiska tidskriften ACS Nano .
Alla med en smartphone känner till problemet:Efter 18 månader eller så, det håller en laddning för mindre och mindre tid när batteriet börjar försämras.
Forskare har studerat användningen av nanomaterial för att förbättra superkondensatorer som kan förbättra eller till och med byta batterier i elektroniska enheter. Det är ett envis problem, eftersom en superkondensator som innehöll lika mycket energi som ett litiumjonbatteri skulle behöva vara mycket, mycket större.
Teamet vid UCF har experimenterat med att applicera nyupptäckta tvådimensionella material som bara är några få atomer tjocka på superkondensatorer. Andra forskare har också testat formuleringar med grafen och andra tvådimensionella material, men med begränsad framgång.
"Det har varit problem med hur människor införlivar dessa tvådimensionella material i de befintliga systemen-det har varit en flaskhals i fältet. Vi utvecklade en enkel kemisk syntesmetod så att vi mycket snyggt kan integrera de befintliga materialen med de tvådimensionella materialen , "sade huvudutredaren Yeonwoong" Eric "Jung, en biträdande professor med gemensamma utnämningar till NanoScience Technology Center och Materials Science &Engineering Department.
Jungs team har utvecklat superkondensatorer som består av miljontals nanometertjocka trådar belagda med skal av tvådimensionella material. En mycket ledande kärna möjliggör snabb elektronöverföring för snabb laddning och urladdning. Och enhetligt belagda skal av tvådimensionella material ger hög energi och effekttäthet.
Illustration representerar den nya designen av superkondensatorn som utvecklats vid University of Central Florida. Upphovsman:University of Central Florida
Forskare visste redan att tvådimensionella material hade ett stort löfte för energilagringsapplikationer. Men tills den UCF-utvecklade processen för att integrera dessa material, det fanns inget sätt att inse den potentialen, Sa Jung.
"För små elektroniska enheter, våra material överträffar de konventionella i världen när det gäller energitäthet, effekttäthet och cyklisk stabilitet, "Sa Choudhary.
Cyklisk stabilitet definierar hur många gånger den kan laddas, töms och laddas innan de börjar brytas ner. Till exempel, ett litiumjonbatteri kan laddas färre än 1, 500 gånger utan större misslyckande. Nyligen formulerade superkondensatorer med tvådimensionella material kan laddas några tusen gånger.
Som jämförelse, den nya processen som skapats vid UCF ger en superkondensator som inte bryts ner även efter att den laddats 30, 000 gånger.
Jung arbetar med UCF:s Office of Technology Transfer för att patentera den nya processen.
Superkondensatorer som använder det nya materialet kan användas i telefoner och andra elektroniska prylar, och elfordon som kan dra nytta av plötsliga utbrott av kraft och hastighet. Och eftersom de är flexibla, det kan innebära en betydande framsteg inom bärbar teknik, också.
"Det är inte klart för kommersialisering, "Jung sa." Men det här är en bevisning på konceptet, och våra studier visar att det finns mycket stora effekter för många tekniker. "
Förutom Choudhary och Jung, forskargruppen inkluderade Chao Li, Julian Moore och docent Jayan Thomas, alla UCF NanoScience Technology Center; och Hee-Suk Chung från Korea Basic Science Institute i Jeonju, Sydkorea.
