lunedì 12 maggio 2014

Batterie a film per cellulari e non solo

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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