Onderzoekers van Monash University hebben energieopslag van de volgende generatie dichterbij gebracht met een technische primeur - een op grafeen gebaseerd apparaat dat compact is, maar gaat net zo lang mee als een conventionele batterij.

Vandaag gepubliceerd in Wetenschap , een onderzoeksteam onder leiding van professor Dan Li van het Department of Materials Engineering heeft een volledig nieuwe strategie ontwikkeld om op grafeen gebaseerde supercondensatoren (SC) te ontwikkelen, waardoor ze levensvatbaar zijn voor wijdverbreid gebruik in de opslag van hernieuwbare energie, draagbare elektronica en elektrische voertuigen.

SC's zijn over het algemeen gemaakt van zeer poreuze koolstof geïmpregneerd met een vloeibare elektrolyt om de elektrische lading te transporteren. Bekend om hun bijna onbeperkte levensduur en het vermogen om in seconden op te laden, het nadeel van bestaande SC's is hun lage energie-opslag-tot-volume-verhouding - bekend als energiedichtheid. Lage energiedichtheid van vijf tot acht Wattuur per liter, betekent dat SC's onhaalbaar groot zijn of regelmatig moeten worden opgeladen.

Het team van professor Li heeft een SC gemaakt met een energiedichtheid van 60 Wattuur per liter - vergelijkbaar met loodzuurbatterijen en ongeveer 12 keer hoger dan in de handel verkrijgbare SC's.

"Het is al lang een uitdaging om SC's kleiner te maken, lichter en compacter om te voldoen aan de steeds veeleisender wordende behoeften van veel commerciële toepassingen, ' zei professor Li.

grafeen, die wordt gevormd wanneer grafiet wordt afgebroken tot lagen van één atoom dik, is heel sterk, chemisch stabiel en een uitstekende geleider van elektriciteit.

Om hun unieke compacte elektrode te maken, Het team van professor Li maakte gebruik van een adaptieve grafeengelfilm die ze eerder hadden ontwikkeld. Ze gebruikten vloeibare elektrolyten - over het algemeen de geleider in traditionele SC's - om de afstand tussen grafeenplaten op sub-nanometerschaal te regelen. Zo speelde de vloeibare elektrolyt een dubbele rol:het in stand houden van de minuscule ruimte tussen de grafeenvellen en het geleiden van elektriciteit.

In tegenstelling tot traditionele 'harde' poreuze koolstof, waar ruimte wordt verspild met onnodig grote 'poriën', de dichtheid wordt gemaximaliseerd zonder afbreuk te doen aan de porositeit in de elektrode van professor Li.

Om hun materiaal te creëren, het onderzoeksteam gebruikte een methode die vergelijkbaar is met die van de traditionele papierproductie, wat betekent dat het proces gemakkelijk en kosteneffectief kan worden opgeschaald voor industrieel gebruik.

"We hebben een macroscopisch grafeenmateriaal gemaakt dat een stap verder gaat dan wat eerder is bereikt. Het bevindt zich bijna in het stadium van de overgang van het laboratorium naar commerciële ontwikkeling, ' zei professor Li.