Vandig lagerenhed skal kun bruge 20 sekunder

Et KAIST-forskerhold har udviklet en ny hybrid energilagringsenhed, der kan oplades på mindre end et halvt minut. Den anvender vandige elektrolytter i stedet for brændbare organiske opløsningsmidler, så det er både miljøvenligt og sikkert. Det letter også en boostende ladning med høj energitæthed, hvilket gør den velegnet til bærbare elektroniske enheder.

Professor Jeung Ku Kang og hans team fra Graduate School of Energy, Miljø, Vand, og Sustainability udviklede denne hybride energilagring med høj energi- og effekttæthed over en lang cykluslevetid ved at samle fiberlignende polymerkædeanoder og metaloxidkatoder i sub-nanoskala på grafen.

Konventionelle vandige elektrolytbaserede energilagringsenheder har en begrænsning for at booste ladninger og høj energitæthed på grund af lav drivspænding og mangel på anodematerialer. Energilagringsenhedens kapacitet bestemmes af de to elektroder, og balancen mellem katode og anode fører til høj stabilitet. Generelt, to elektroder viser forskelle i elektriske egenskaber og adskiller sig i ionlagringsmekanismeprocesser, resulterer i dårlig opbevaring og stabilitet fra ubalancen.

Forskerholdet kom med nye strukturer og materialer for at lette hurtig hastighed i energiudveksling på overfladerne af elektroderne og minimere energitabet mellem de to elektroder.

Holdet lavede anoder med grafenbaserede polymerkædematerialer. Den web-lignende struktur af grafen fører til et højt overfladeareal, derved tillader højere kapacitans.

For katodematerialer, holdet brugte metaloxid i sub-nanoskala strukturer til at hæve atom-for-ion redoxreaktioner. Denne metode realiserede højere energitæthed og hurtigere energiudveksling, samtidig med at energitab blev minimeret.

Den udviklede enhed kan oplades inden for 20 til 30 sekunder ved hjælp af et lavt strømopladningssystem, såsom en USB-switchende oplader eller en fleksibel fotovoltaisk celle. Den udviklede vandige hybridenergienhed viser mere end 100 gange højere effekttæthed sammenlignet med konventionelle vandige batterier og kan hurtigt genoplades. Yderligere, enheden viste høj stabilitet med dens kapacitet opretholdt på 100 % ved en høj lade-/afladningsstrøm.

Professor Kang sagde, "Denne miljøvenlige teknologi kan nemt fremstilles og er yderst anvendelig. Især dens høje kapacitet og høje stabilitet, sammenlignet med eksisterende teknologier, kunne bidrage til kommercialiseringen af ​​vandige kondensatorer. Enheden kan hurtigt oplades ved hjælp af et lavt strømopladningssystem, og kan således anvendes på bærbare elektroniske enheder."