Revolutionaire Flexibele Supercondensator Maakt 10-Minuten EV-laden Mogelijk

Onderzoekers bouwden een flexibele supercondensator die zowel hoge vermogensdichtheid als hoge energiedichtheid levert. Het toont geen prestatieverlies, zelfs wanneer het 180 graden gebogen wordt. Het kan 97,8% van zijn capaciteit behouden na 5.000 cycli.

De Uitdaging Van Supercondensatoren

Supercondensators zijn veelbelovende electrochemische energiedopslagapparaten voor mobiele stroomvoorzieningen. Ze overbruggen de kloof tussen oplaadbare batterijen en elektrolytische condensatoren.

Hoewel ze veilige operaties, hoge vermogensdichtheid en lange cycllevensduur kunnen leveren, zijn hun praktische toepassingen beperkt door hun lage energiedichtheid.

Nu hebben onderzoekers van University College London en de Chinese Academie van Wetenschappen een flexibele supercondensator ontworpen die snel oplaadt en een ongelooflijke hoeveelheid energie veilig opslaat voor gebruik over een lange periode.

In tegenstelling tot bestaande hoogvermogen condensatoren, kan het een groot volume energie in een minuscule ruimte opslaan. Hoewel het apparaat nog in de initiële ontwikkelingsfase is, heeft het groot potentieel getoond als draagbare stroom in talloze toepassingen zoals smartphones, wearables en elektrische voertuigen (EVs).

Deze nieuw ontwikkelde supercondensator kan gebruikt worden naast bestaande batterijtechnologie of als vervanging ervan, om meer vermogen te leveren.

Het bevat geen vloeibare elektrolyt (wat het explosierisico minimaliseert) en kan tot 180 graden buigen zonder prestatieverlies. Deze kenmerken maken het een perfecte kandidaat voor integratie in wearables en buigzame smartphones.

Geoptimaliseerd Materiaal

Het onderzoeks team bouwde een nieuw ontwerp dat een gespecialiseerd grafenelektrodemateriaal met poriën gebruikt. De grootte van de poriën kan aangepast worden om de lading efficiënt op te slaan. Ze testten het materiaal in meerdere configuraties en vonden dat het apparaat het beste presteert wanneer de poriêngrootte gelijk is aan de diameter van de ionen in het elektrolyt.

Deze afstelling geeft de nieuwe supercondensator twee kenmerken:

1. Hoge vermogensdichtheid: hoe snel het kan opladen/ontladen.
2. Hoge energiedichtheid: hoe lang het kan draaien.

In tegenstelling tonen bestaande supercondensatoren slechts één van deze kenmerken.

De maximale energiedichtheid van de supercondensator bereikt 88,1 Watt-uur per liter (Wh/L) — de hoogste energiedichtheid die ooit bereikt is door een koolstof-gebaseerde supercondensator.

De bestaande loodzuurbatterijen in EVs hebben een energiedichtheid van 50-90 Wh/L, terwijl snellaad commerciële technologie doorgaans 5-8 Wh/L heeft.

Terwijl de energiedichtheid van de nieuwe supercondensator vergelijkbaar is met die van loodzuurbatterijen, is de vermogensdichtheid 10.000 Watt per liter — twee ordes van grootte hoger dan standaard loodzuurbatterijen.

De 6cm x 6cm supercondensator toont geen prestatieverlies, zelfs wanneer hij 180 graden gebogen wordt. Bovendien kan hij 97,8% van zijn capaciteit behouden na 5.000 cycli.

De bereiking van zo'n compacte energiedopslag vertegenwoordigt een significante stap naar praktische toepassingen voor supercondensatoren. Snelle oplaadcapaciteit, uitstekende flexibiliteit en duurzaamheid maken het een perfecte kandidaat voor draagbare stroomvoorziening in geminiaturiseerde elektronica en EVs. Stel je voor: je telefoon laden [van 0 tot 100 procent] in een paar minuten of je elektrische auto binnen tien minuten laden.

Op dit moment is deze supercondensator ver verwijderd van commercialisatie. Het team werkt aan verdere verbetering van het ontwerp en de efficiëntie.