Wetenschappers van de University of Central Florida (UCF) hebben een experimentele supercondensatorbatterij gemaakt die zelfs na 30.000 keer opladen als nieuw werkt. Dit onderzoek zal leiden tot een snelladende batterij met hoge capaciteit die 20 keer langer meegaat dan conventionele lithium-ioncellen. "U kunt uw mobiele telefoon in slechts een paar seconden opladen, en deze lading gaat een week mee", zegt UCF-onderzoeker Nitin Chaudhary.
Supercondensatoren laden zeer snel op omdat ze statisch elektriciteit ophopen op het oppervlak van het materiaal, en niet door chemische reacties zoals in batterijen. Dit vereist vellen van "tweedimensionale" materialen met grote oppervlakken die een groot aantal elektronen kunnen bevatten. Bij onderzoek en ontwikkeling wordt grafeen voornamelijk gebruikt als tweedimensionaal materiaal.
Volgens wetenschappers van UCF is het echter vrij moeilijk om grafeen te integreren met andere materialen die in supercondensatoren worden gebruikt. Dus gebruikten ze 2D-metalen materialen (TMD's) van slechts een paar atomen dik om een sterk geleidende 1D-nanodraad te omhullen, waardoor elektronen snel van kern naar schaal konden reizen. Hierdoor is het mogelijk om op vrij eenvoudige wijze een snellaadmateriaal te produceren met een hoog energieverbruik en een hoge vermogensdichtheid. "We hebben een eenvoudig chemisch syntheseproces ontwikkeld dat goed integreert met bestaande materialen met 2D-materialen", zegt onderzoeker Jung.
De ontwikkeling bevindt zich in een vroeg stadium en daarom is het nog te vroeg om over industriële implementatie van de technologie te praten, maar de vooruitzichten zien er veelbelovend uit. "Ons ontwerp presteert beter dan materialen die tegenwoordig in kleine elektronische apparaten worden gebruikt in termen van energiedichtheid, vermogensdichtheid en cyclische stabiliteit", aldus Chaudhary.
Jung noemt dit onderzoek een experimentele test van het concept, en het team staat nu op het punt hun uitvinding te patenteren. Bij het opzetten van massaproductie is het mogelijk om nieuwe (niet-explosieve) batterijen met een lange levensduur te gebruiken in mobiele apparaten, die binnen enkele seconden worden opgeladen.
Sergey Lukavsky