Blød tilgang fører til revolutionerende energilagring

Forskere fra Monash University har bragt næste generations energilagring tættere på med en teknik først - en grafenbaseret enhed, der er kompakt, alligevel holder den lige så længe som et konventionelt batteri.

Udgivet i dag i Videnskab , et forskerhold ledet af professor Dan Li fra Institut for Materialeteknik har udviklet en helt ny strategi til at konstruere grafenbaserede superkapacitorer (SC), gør dem levedygtige til udbredt brug til vedvarende energilagring, bærbar elektronik og elbiler.

SC'er er generelt fremstillet af stærkt porøst carbon imprægneret med en flydende elektrolyt til transport af den elektriske ladning. Kendt for deres næsten ubestemte levetid og evnen til genopladning på få sekunder, ulempen ved eksisterende SC'er er deres lave forhold mellem energi-lagring og volumen-kendt som energitæthed. Lav energitæthed på fem til otte Watt-timer pr. Liter, betyder, at SC'er er umuligt store eller skal oplades ofte.

Professor Li's team har skabt en SC med energitæthed på 60 Watt-timer per liter-sammenlignelig med blybatterier og omkring 12 gange højere end kommercielt tilgængelige SC'er.

"Det har længe været en udfordring at gøre SC'er mindre, lettere og kompakt til at imødekomme de stadig mere krævende behov i mange kommercielle anvendelser, "Sagde professor Li.

Graphene, som dannes når grafit nedbrydes i lag med et atom tykt, er meget stærk, kemisk stabil og en glimrende leder af elektricitet.

For at lave deres unikt kompakte elektrode, Professor Li's team udnyttede en adaptiv grafengelfilm, de tidligere havde udviklet. De brugte flydende elektrolytter - generelt lederen i traditionelle SC'er - til at kontrollere afstanden mellem grafenark på sub -nanometer skalaen. På denne måde spillede den flydende elektrolyt en dobbeltrolle:opretholdelse af det lille mellemrum mellem grafenarkene og ledning af elektricitet.

I modsætning til traditionelt 'hårdt' porøst kulstof, hvor plads er spildt med unødvendigt store 'porer', densitet maksimeres uden at kompromittere porøsitet i professor Li's elektrode.

For at skabe deres materiale, forskergruppen brugte en metode, der lignede den, der blev brugt ved traditionel papirfremstilling, hvilket betyder, at processen let og omkostningseffektivt kan skaleres op til industriel brug.

"Vi har skabt et makroskopisk grafenmateriale, der er et skridt ud over det, der tidligere er opnået. Det er næsten på stadiet at flytte fra laboratoriet til kommerciel udvikling, "Sagde professor Li.