Il supercondensatore al grafene per una super-ricarica

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Un supercondensatore pieghevole a base di grafene, che immagazzina in livelli record di energia rapidamente, è stato sviluppato dai ricercatori dell'UCL
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Il supercondensatore al grafene per una super-ricarica

La corsa verso batterie che si ricaricano in pochissimi minuti è sempre più serrata. In commercio ormai sono innumerevoli i modelli di cellulari dotati di super-ricarica. Tuttavia il problema fondamentale di questi dispoisitivi è l’impossibilità di immagazzinare grandi quantità di energia. I ricercatori dell’University College London (UCL) hanno quindi sviluppato un nuovo supercondensatore pieghevole a base di grafene. Il dispositivo non solo garantisce tempi di ricarica ultriormente ridotti ma ha anche abbattuto ogni record di immagazzinazione di energia in spazi ridotti .

Piccolo e pieghevole grazie al  grafene

“Il nostro nuovo supercondensatore è estremamente promettente per la tecnologia di accumulo di energia di prossima generazione.”

ha detto Zhuangnan Li dell’UCL, primo autore dell’articolo.

“Abbiamo progettato materiali che conferissero al nostro supercondensatore un’elevata densità di potenza, ovvero la velocità con cui può caricarsi o scaricarsi, e un’alta densità di energia, che determinerà per quanto tempo può funzionare. Normalmente, puoi averne solo una di queste caratteristiche, ma il nostro supercondensatore fornisce entrambe, il che è un passo avanti fondamentale.”

La capacità ulteriore di piegarsi a 180°  senza modificare le prestazioni lo rende inoltre incredibilmente versatile. I circuiti flessibili sono un’ulteriore frontiera del mondo dell’elettronica che i ricercatori di tutto il mondo stanno inseguendo. Un giorno potremo godere di smartphone piegevoli e resistenti agli stress meccanici.

Una simile tecnologia commerciale a ricarica rapida ha una densità di energia relativamente scarsa di 5–8 Wh / L (Watt per litro), mentre le batterie al piombo-acido tradizionali a ricarica lenta ma di lunga durata utilizzate nei veicoli elettrici hanno tipicamente 50–90 Wh / L. Sebbene il supercondensatore sviluppato dal team abbia una densità di energia paragonabile a quella delle batterie al piombo-acido all’avanguardia, la sua densità di potenza è superiore di due ordini di grandezza a oltre 10.000 Watt per litro.

“Immagazzinare velocemente un’enorme quantità di energia in modo sicuro in un sistema compatto è un passo significativo verso una migliore tecnologia di stoccaggio dell’energia. Immagina di aver bisogno di soli 10 minuti per caricare completamente la tua auto elettrica, o un paio di minuti per il tuo telefono e dura tutto il giorno. “,

ha affermato Ivan Parkin, decano di Scienze matematiche e fisiche presso l’UCL e autore senior dell’articolo.

Dispositivi sempre più piccoli

I ricercatori hanno realizzato elettrodi da più strati di grafene, creando un materiale denso ma poroso in grado di intrappolare ioni carichi di diverse dimensioni. Lo hanno caratterizzato utilizzando una serie di tecniche e hanno scoperto che funzionava meglio quando le dimensioni dei pori corrispondevano al diametro degli ioni nell’elettrolita.

Il materiale ottimizzato, che forma un film sottile, è stato utilizzato per costruire un prototipo con una densità ad alta potenza e una densità ad alta energia. Il supercondensatore di 6 cm x 6 cm era costituito da due elettrodi identici stratificati su entrambi i lati di una sostanza gelatinosa che fungeva da mezzo chimico per il trasferimento della carica elettrica.

Questo supercondensatore è stato utilizzato per alimentare dozzine di diodi a emissione di luce (LED) ed è risultato essere estremamente robusto, flessibile e stabile. Anche quando piegato a 180°, ha funzionato quasi come quando era piatto e dopo 5.000 cicli ha mantenuto il 97,8% della sua capacità.

“Nei prossimi 30 anni, il mondo della tecnologia intelligente accelererà. Ciò cambierà notevolmente la comunicazione, i trasporti e la nostra vita quotidiana. Rendendo l’accumulo di energia più intelligente, i dispositivi diventeranno invisibili per noi lavorando automaticamente e in modo interattivo con gli elettrodomestici”,

ha detto Feng Li dell’Accademia cinese delle scienze, un altro autore senior dell’articolo.

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