I
ricercatori della Rice University hanno sviluppato una
nuova tecnologia flessibile di immagazzinamento di energia che offre
prestazioni da supercondensatore in una batteria come quelle senza il litio che si trovano nelle batterie commerciali
. Adattabile
ad altri strumenti, con la creazione di un film sottile per lo stoccaggio
dell'energia. Alla Rice il chimico James Tour e i suoi colleghi
hanno sviluppato un materiale flessibile con elettrodi di fluoruro di nichel –a strati nano-porosi- intorno a un
elettrolita solido per offrire prestazioni da supercondensatore in una batteria che
combina le migliori qualità di una batteria ad alta energia e un
supercondensatore ad alta potenza, senza il litio come si trova oggi nelle
batterie commerciali. Il
nuovo lavoro dal laboratorio Rice del chimico James Tour evidenzia un
condensatore elettrochimico di circa un centesimo di un pollice di spessore , -
ha detto Yang Yang ricercatore
post-dottorato, alla Rice, autore con Gedeng
Ruan- che può essere scalato per vari dispositivi sia aumentando le
dimensioni o aggiungendo strati . Si prospetta che con le tecniche di
produzione standard possono consentire che la batteria possa essere ancora più
sottile .Nei test , questo dispositivo tiene
il 76 per cento della sua capacità dopo oltre 10.000 cicli di carica-scarica e
1.000 cicli di piegatura .Tour ha
detto che il team ha trovato un materiale con le qualità flessibili del grafene
, formato da nanotubi di carbonio e polimeri conduttori
pur possedendo una capacità di memorizzazione elettrica molto più alta,
tipicamente presenti nei composti di metalli inorganici . Composti inorganici , - hanno aggiunto- fino a poco tempo addietro ,
mancavano di flessibilità. I ricercatori della Rice hanno sviluppato su film sottile batterie
elettroniche,praticamente indossabili: un film di fluoruro di nichel, poroso
delle dimensioni meno di un micron di spessore , (qui un'immagine al
microscopio elettronico) ,
è un elettrodo efficace in questo nuovo tipo di batteria
creato. Il
film flessibile unisce le
migliori qualità dei supercondensatori e delle batterie per un potenziale utilizzo in
quella che viene definita
l’
elettronica flessibile . "Non
è un procedimento facile da realizzare , -ha detto
Tour- perché i materiali con tale elevata capacità di solito sono
fragili . E abbiamo avuto veramente buoni , sistemi di stoccaggio del carbonio flessibile
in passato , ma il carbonio come materiale non ha mai raggiunto il valore
teorico che si trova in sistemi inorganici e in particolare nel
fluoruro di nichel “. "Rispetto
ad un dispositivo agli ioni di litio , -
ha
detto Yang- la struttura è abbastanza semplice e sicura . Si comporta come una batteria , ma la
struttura è quella di un supercondensatore . Se usiamo come un
supercondensatore , possiamo caricare velocemente ad un elevato tasso di
corrente e scaricarla in un tempo molto breve . Ma per altre applicazioni
, possiamo impostarlo fino a erogare di
più lentamente e scaricare lentamente come una batteria.”
"Per creare la batteria /
supercondensatore , è stato depositato uno strato di nichel su un supporto . Sono
stati incisi per creare pori di 5 nanometri entro 900 nanometri di spessore,sullo
strato di fluoruro di nichel , dando ampia superficie per la conservazione. Una
volta rimosso il supporto , questi elettrodi
sono stati distribuiti a sandwich attorno un elettrolita di idrossido di
potassio in alcool polivinilico” . Test
di controllo non hanno trovato degrado della struttura dei pori anche dopo
10.000 cicli di carica / ricarica . I ricercatori non hanno trovato degradazioni significative
all'interfaccia
elettrodo - elettrolita
."I numeri sono estremamente alti sulla potenza che offrono : è un metodo
molto semplice -ha detto
Tour -per
rendere i sistemi ad alta potenza .” La tecnica si mostra promettente per la
fabbricazione altri materiali nano porosi a 3-D . "Si
parla già con le aziende interessate alla commercializzazione di questo
prodotto , in quanto i ricercatori hanno sviluppato a film sottile una batteria
per portatile Wearable Electronics ,con elettrodi di fluoruro di nichel intorno
ad un elettrolita solido. E’ un dispositivo di accumulo dell'energia efficace ,
-
secondo i ricercatori Rice University
- unendo le migliori qualità di batterie e dei supercondensatori . Gli
elettrodi sono placcati su oro e un supporto polimerico ( che può essere
rimosso ) e resi porosi con un processo di attacco chimico.
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