Des chercheurs coréens de l'Institut national des sciences et de la technologie d'Ulsan (UNIST) ont développé une nouvelle méthode pour synthétiser massivement des matériaux améliorés mais abordables pour les supercondensateurs.

Les supercondensateurs attirent de plus en plus l'attention en raison de leur longue durée de vie, processus de stockage de charge hautement réversible et densité de puissance spécifique ainsi qu'une préoccupation accrue concernant l'épuisement des ressources naturelles.

Le graphène a été reconnu comme un matériau actif prometteur pour les supercondensateurs en raison de sa conductivité électrique exceptionnelle et de sa grande surface, car ce sont les deux exigences les plus importantes pour les supercondensateurs.

Parmi les différentes méthodes de fabrication de feuilles de graphène, la technique de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est fortement recommandée en raison de la conductivité élevée du graphène tel que préparé. Mais l'évolutivité est toujours nécessaire pour la commercialisation. De plus, ces limitations appelaient un grand intérêt à de nouvelles améliorations.

L'équipe de recherche dirigée par le professeur Ji-Hyun Jang de l'UNIST, ont précédemment rapporté une nouvelle approche pour synthétiser des nano-réseaux de graphène tridimensionnels cultivés par CVD (GN 3D) qui peuvent être produits en masse tout en conservant les excellentes propriétés du graphène 2D et publiée dans le Rapports scientifiques en mai 2013.

Ici, Le professeur Jang a étendu ses recherches antérieures en Rapports scientifiques et a démontré une voie unique pour obtenir une nano-bille de graphène mésoporeux (MGB) produite en masse avec une grande surface et une grande conductivité, par CVD assisté par précurseur, l'utilisation de précurseurs métalliques comme catalyseur applicable aux supercondensateurs.

Le professeur Ji-Hyun Jang est de l'École interdisciplinaire de l'énergie verte de l'UNIST et les autres chercheurs sont Jung-Soo Lee, Sun-I Kim et Jong-Chul Yoon de l'École interdisciplinaire d'énergie verte de l'UNIST.

Par rapport aux méthodes conventionnelles de synthèse de graphène, un nouveau chemin, suggéré par le groupe de recherche UNIST, est évolutif et capable de produire du graphène de haute qualité et personnalisable avec de meilleurs impacts environnementaux.

Avec les matériaux résultants, boules mésoporeuses de graphène, la capacité du supercondensateur a été considérablement améliorée. En raison de la structure mésoporeuse unique, des réseaux tridimensionnels se forment, qui contribuent à améliorer la conductivité. Par ailleurs, les mésopores à l'intérieur des surfaces de graphène induisent des nanocanaux pour transporter des ions dans l'électrolyte, et améliorer les propriétés du supercondensateur.

Le MGB présente une surface spécifique de 508 m2/g et une mésoporosité avec un diamètre moyen des pores de 4,27 nm. La conductivité du MGB dopé p obtenu à partir de plus de 10 échantillons était de 6,5 S/cm. Le supercondensateur à base de MGB affiche de bonnes performances, dont une excellente capacité de 206 F/g et 96% de rétention de capacité après 10, 000 cycles même à haute densité de courant.

"Notre travail est très significatif puisque nous réussissons à fabriquer du graphène cultivé par CVD avec de hautes qualités à l'échelle du gramme, " a déclaré le professeur Jang. " Lorsque les billes de graphène mésoporeux sont utilisées comme matériau d'électrode pour supercondensateur, cela prouve un grand potentiel pour les dispositifs de stockage d'énergie à haut rendement."

Elle a également déclaré :« Si les propriétés du graphène mésoporeux sont encore améliorées par des recherches continues, développer un véhicule électrique à haute puissance deviendra une réalisation pas seulement un rêve, " montrant leur futur plan de recherche.