Un mince, Le supercondensateur flexible développé à l'Université de Floride centrale possède des densités d'énergie et de puissance élevées. Crédit :Université de Floride centrale
Une équipe de scientifiques de l'UCF a développé un nouveau procédé pour créer des supercondensateurs flexibles qui peuvent stocker plus d'énergie et être rechargés plus de 30, 000 fois sans se dégrader.
La nouvelle méthode du NanoScience Technology Center de l'Université de Floride centrale pourrait éventuellement révolutionner des technologies aussi variées que les téléphones portables et les véhicules électriques.
"S'ils remplaçaient les batteries par ces supercondensateurs, vous pourriez recharger votre téléphone portable en quelques secondes et vous n'auriez pas besoin de le recharger pendant plus d'une semaine, " dit Nitin Choudhary, un associé postdoctoral qui a mené une grande partie des recherches publiées récemment dans la revue académique ACS Nano .
Quiconque possède un smartphone connaît le problème :après environ 18 mois, il tient la charge de moins en moins longtemps au fur et à mesure que la batterie commence à se dégrader.
Les scientifiques ont étudié l'utilisation des nanomatériaux pour améliorer les supercondensateurs qui pourraient améliorer ou même remplacer les batteries dans les appareils électroniques. C'est un problème tenace, car un supercondensateur qui contiendrait autant d'énergie qu'une batterie lithium-ion devrait être beaucoup, beaucoup plus gros.
L'équipe de l'UCF a expérimenté l'application de matériaux bidimensionnels récemment découverts de seulement quelques atomes d'épaisseur à des supercondensateurs. D'autres chercheurs ont également essayé des formulations avec du graphène et d'autres matériaux bidimensionnels, mais avec un succès limité.
"Il y a eu des problèmes dans la façon dont les gens intègrent ces matériaux bidimensionnels dans les systèmes existants - cela a été un goulot d'étranglement sur le terrain. Nous avons développé une approche de synthèse chimique simple afin que nous puissions très bien intégrer les matériaux existants avec les matériaux bidimensionnels , " a déclaré le chercheur principal Yeonwoong "Eric" Jung, un professeur assistant avec des nominations conjointes au Centre de technologie NanoScience et au Département de science et ingénierie des matériaux.
L'équipe de Jung a développé des supercondensateurs composés de millions de fils nanométriques d'épaisseur recouverts de coques de matériaux bidimensionnels. Un noyau hautement conducteur facilite le transfert rapide des électrons pour une charge et une décharge rapides. Et les coques uniformément revêtues de matériaux bidimensionnels produisent des densités d'énergie et de puissance élevées.
L'illustration représente la nouvelle conception du supercondensateur développé à l'Université de Floride centrale. Crédit :Université de Floride centrale
Les scientifiques savaient déjà que les matériaux bidimensionnels étaient très prometteurs pour les applications de stockage d'énergie. Mais jusqu'à ce que le processus développé par UCF pour intégrer ces matériaux, il n'y avait aucun moyen de réaliser ce potentiel, dit Jung.
"Pour les petits appareils électroniques, nos matériaux surpassent les matériaux conventionnels dans le monde en termes de densité énergétique, densité de puissance et stabilité cyclique, " a déclaré Choudhary.
La stabilité cyclique définit combien de fois il peut être chargé, drainé et rechargé avant de commencer à se dégrader. Par exemple, une batterie lithium-ion peut être rechargée moins de 1, 500 fois sans échec significatif. Les formulations récentes de supercondensateurs avec des matériaux bidimensionnels peuvent être rechargés quelques milliers de fois.
Par comparaison, le nouveau procédé créé à l'UCF donne un supercondensateur qui ne se dégrade pas même après avoir été rechargé 30, 000 fois.
Jung travaille avec l'Office of Technology Transfer de l'UCF pour breveter le nouveau processus.
Les supercondensateurs qui utilisent les nouveaux matériaux pourraient être utilisés dans les téléphones et autres gadgets électroniques, et les véhicules électriques qui pourraient bénéficier de sursauts soudains de puissance et de vitesse. Et parce qu'ils sont flexibles, cela pourrait signifier une avancée significative dans la technologie portable, également.
"Ce n'est pas prêt pour la commercialisation, " a déclaré Jung. "Mais c'est une démonstration de preuve de concept, et nos études montrent qu'il y a des impacts très élevés pour de nombreuses technologies."
En plus de Choudhary et Jung, l'équipe de recherche comprenait Chao Li, Julian Moore et le professeur agrégé Jyan Thomas, l'ensemble du Centre de technologie UCF NanoScience ; et Hee-Suk Chung de l'Institut coréen des sciences fondamentales à Jeonju, Corée du Sud.
