Een onderzoeksteam van KAIST heeft een nieuw hybride energieopslagapparaat ontwikkeld dat in minder dan een halve minuut kan worden opgeladen. Het maakt gebruik van waterige elektrolyten in plaats van ontvlambare organische oplosmiddelen, dus het is zowel milieuvriendelijk als veilig. Het vergemakkelijkt ook een stimulerende lading met een hoge energiedichtheid, waardoor het geschikt is voor draagbare elektronische apparaten.

Professor Jeung Ku Kang en zijn team van de Graduate School of Energy, Omgeving, Water, en Duurzaamheid ontwikkelde deze hybride energieopslag met hoge energie- en vermogensdichtheden gedurende een lange levensduur door vezelachtige polymeerketenanoden en sub-nanoschaal metaaloxidekathodes op grafeen te assembleren.

Conventionele energieopslagapparaten op basis van waterige elektrolyten hebben een beperking voor het stimuleren van ladingen en een hoge energiedichtheid als gevolg van een lage stuurspanning en een tekort aan anodematerialen. De capaciteit van het energieopslagapparaat wordt bepaald door de twee elektroden, en de balans tussen kathode en anode leidt tot hoge stabiliteit. In het algemeen, twee elektroden vertonen verschillen in elektrische eigenschappen en verschillen in ionenopslagmechanismeprocessen, wat resulteert in een slechte opslag en stabiliteit van de onbalans.

Het onderzoeksteam bedacht nieuwe structuren en materialen om een ​​snelle energie-uitwisseling op de oppervlakken van de elektroden mogelijk te maken en het energieverlies tussen de twee elektroden te minimaliseren.

Het team maakte anoden met op grafeen gebaseerde polymeerketenmaterialen. De webachtige structuur van grafeen leidt tot een groot oppervlak, waardoor een hogere capaciteit mogelijk is.

Voor kathodematerialen, het team gebruikte metaaloxide in sub-nanoschaalstructuren om atoom-voor-ion redoxreacties te verhogen. Deze methode realiseerde een hogere energiedichtheid en snellere energie-uitwisseling terwijl het energieverlies tot een minimum werd beperkt.

Het ontwikkelde apparaat kan binnen 20 tot 30 seconden worden opgeladen met behulp van een low-power oplaadsysteem, zoals een USB-schakellader of een flexibele fotovoltaïsche cel. Het ontwikkelde waterige hybride energieapparaat heeft een meer dan 100 keer hogere vermogensdichtheid in vergelijking met conventionele waterige batterijen en kan snel worden opgeladen. Verder, het apparaat vertoonde een hoge stabiliteit met een capaciteit die op 100% werd gehouden bij een hoge laad-/ontlaadstroom.

Professor Kang zei:"Deze milieuvriendelijke technologie kan eenvoudig worden vervaardigd en is zeer toepasbaar. zijn hoge capaciteit en hoge stabiliteit, vergeleken met bestaande technologieën, zou kunnen bijdragen aan de commercialisering van waterige condensatoren. Het apparaat kan snel worden opgeladen met behulp van een low-power oplaadsysteem, en kan dus worden toegepast op draagbare elektronische apparaten."