(Phys.org) - L'une des sources d'alimentation à micro-échelle les plus prometteuses pour l'électronique portable et portable est un micro-supercondensateur - ils peuvent être minces, poids léger, très flexible, et avec une densité de puissance élevée. Normalement, cependant, la fabrication de ces dispositifs implique des techniques compliquées qui nécessitent souvent des pressions élevées, irradiation, et plusieurs étapes.

Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont mis au point une "méthode en une étape" simple pour fabriquer des micro-supercondensateurs et démontrent que les dispositifs finaux présentent de très bonnes performances globales, dont une haute densité de puissance (1500 mW/cm ³ ) ainsi qu'une densité énergétique (11,6 mWh/cm ³ ) qui est au moins deux fois plus élevé que les micro-supercondensateurs similaires.

Les chercheurs, Han Xiao et al. à l'Académie chinoise des sciences, ont publié leur article dans un récent numéro de ACS Nano .

« Nous avons développé une solution polyvalente, méthode simple et efficace pour fabriquer des micro-supercondensateurs à haute énergie avec des formes conçues, " co-auteur Zhong-Shuai Wu au Laboratoire national de Dalian pour l'énergie propre, Académie chinoise des sciences, Raconté Phys.org .

L'étape essentielle de la fabrication du nouveau micro-supercondensateur consiste à intégrer des nanofeuillets de phosphorène dans l'intercalaire des nanofeuillets de graphène, et la bonne performance est en grande partie due à la combinaison synergique de ces deux matériaux. Les différents matériaux ont des effets complémentaires, avec le phosphorène offrant une capacité de stockage élevée et empêchant les feuilles de graphène de s'empiler intempestivement, tandis que le graphène forme le squelette principal et offre un réseau de transport d'électrons à grande vitesse.

Parmi leurs autres caractéristiques, les micro-supercapacités font preuve d'une très bonne flexibilité, que les chercheurs attribuent à la structure en couches et à la géométrie planaire du dispositif. L'appareil a également une capacité élevée, qui est maintenue à près de 90 % de sa capacité maximale après 2000 cycles. En général, le processus de fabrication simple contribue également à améliorer les performances du dispositif car il évite la contamination et l'oxydation qui se produisent souvent lors du traitement en plusieurs étapes.

Comme l'expliquent les chercheurs, les petits dispositifs de stockage d'énergie ont le potentiel d'être utilisés dans une grande variété de domaines.

"Les micro-supercapacités sont très prometteuses pour le stockage d'énergie sur puce, " dit Wu. "Très récemment, l'émergence de l'électronique portable et intelligente nécessite de toute urgence une flexibilité et une polyvalence élevées, dispositifs de stockage d'énergie intégrés. Globalement, de nouveaux micro-supercondensateurs pourraient suivre le rythme du développement rapide des microsystèmes de haute technologie utilisés dans les instruments de précision, matériaux, domaines biomédicaux et autres.

Les chercheurs s'attendent également à ce que, à l'avenir, le nouveau processus de fabrication peut être facilement étendu et éventuellement utilisé à des fins commerciales. Ils prévoient également d'étudier d'autres matériaux et techniques pour développer des systèmes de stockage d'énergie à micro-échelle.

"Nous développons continuellement une variété de produits ultrafins, le graphène structurellement défini et les matériaux 2-D, électrolytes haute tension sûrs, et les techniques de fabrication de dispositifs pour flexible, intelligent, et des systèmes intégrés de stockage d'énergie à micro-échelle, tels que les micro-supercondensateurs à haute énergie, " a déclaré Wu.

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