La demande de dispositifs de stockage d'énergie intégrés augmente rapidement car les gens comptent de plus en plus sur l'électronique portable et sans fil, et le besoin mondial augmente pour des sources d'énergie propres telles que les énergies solaire et éolienne.

Cela crée un besoin exponentiel de technologies avancées de stockage d'énergie - des batteries et des supercondensateurs (SC) fiables et sans entretien avec une capacité de densité de puissance élevée en tant que dispositifs de stockage. Les supercondensateurs sont des candidats de premier plan pour répondre à ce besoin en raison de leurs caractéristiques écologiques et de longue cyclabilité.

Des chercheurs du Integrated Nano Systems Lab (INSys Lab), au Centre pour la technologie de l'énergie propre, ont travaillé sur une piste pour améliorer les performances des supercondensateurs, et répondre à cette demande de capacité de stockage accrue.

Le Dr Mojtaba Amjadipour et le professeur Francesca Iacopi (École des données et de génie électrique) et le Dr Dawei Su (École des sciences mathématiques et physiques) décrivent leurs travaux de pointe dans le numéro de juillet 2020 de la revue Batteries et Supercaps . L'importance accordée aux « supercondensateurs à semi-conducteurs à base de graphitique :permettre la réaction redox par In situ Le traitement électrochimique "-désigné un papier très important avec un placement de couverture avant-signifie à quel point leur recherche est innovante dans le développement de moyens alternatifs pour étendre la capacité de stockage.

Le Dr Iacopi a déclaré que l'approche multidisciplinaire au sein de l'équipe a été bénéfique pour découvrir ce qu'elle dit être un processus simple.

"Cette recherche est née de notre curiosité d'explorer les limites de fonctionnement des cellules, nous menant à des résultats bénéfiques imprévus. La maîtrise de ce processus n'aurait pas été possible sans comprendre les raisons fondamentales de l'amélioration observée, en utilisant l'expertise complémentaire de notre équipe."

Traditionnellement, les supercondensateurs sont fabriqués avec des électrolytes liquides, qui ne peut pas être miniaturisé et peut être sujet aux fuites, incitant la recherche sur les électrolytes à base de gel et à l'état solide. Adapter ces électrolytes en combinaison avec des matériaux d'électrode à base de carbone tels que le graphène, oxyde de graphène, et les nanotubes de carbone est d'une importance primordiale pour une performance de stockage d'énergie améliorée.

Le graphène ou le carbone graphitique directement fabriqué sur des surfaces de silicium offre un potentiel important pour les supercondensateurs sur puce qui peuvent être intégrés dans des systèmes intégrés. Les résultats de la recherche indiquent une voie simple pour améliorer considérablement les performances des supercondensateurs utilisant des électrolytes à base de gel, qui sont la clé de la fabrication de supercondensateurs quasi-solides (gel).

"Cette approche offre une nouvelle voie pour développer d'autres systèmes de stockage d'énergie sur puce miniaturisés, qui sont compatibles avec l'électronique au silicium et peuvent supporter la demande de puissance pour faire fonctionner des systèmes intelligents intégrés, " a déclaré le Dr Iacopi.