Fremtidens energilagring

Personlig elektronik såsom mobiltelefoner og bærbare computere kan få et løft fra nogle af de letteste materialer i verden.

Lawrence Livermore-forskere har henvendt sig til graphene aerogel til forbedret lagring af elektrisk energi, der i sidste ende kunne bruges til at udjævne strømudsving i energinettet.

Holdet fandt ud af, at grafen aerogel-baserede superkondensatorelektroder kunne være særligt nyttige i elbilsektoren, fordi de har et stort overfladeareal, god elektrisk ledningsevne, kemisk inertitet og langvarig cykelstabilitet.

Energilagringssystemer til elektriske køretøjer har særligt krævende krav, fordi de skal kombinere høj effekt og energitæthed, cykelbarhed, sikkerhed og lave omkostninger. Superkondensatorer (også kendt som ultrakondensatorer eller elektriske dobbeltlagskondensatorer) kan hjælpe med at opfylde disse krav på grund af deres høje effekttæthed og fremragende cykelstabilitet.

"Kommercielle kulstofbaserede superkondensatorer bruges til at genvinde bremseenergi i adskillige køretøjer (biler, busser, tog, osv.) og for at åbne nødudgangene på Airbus A380, " LLNL's Patrick Campbell sagde. "Vores materialer kan potentielt forbedre ydeevnen af ​​disse kommercielle superkondensatorer med mere end 100 procent."

Sammenlignet med traditionelle kulstofbaserede superkondensatorelektroder fremstillet af kønrøg og bindemiddelmaterialer, graphene aerogel tilbyder mange fordele såsom kontrol af tæthed og porestørrelsesfordeling, og øget ledningsevne på grund af carbonlinkere mellem de aktive carbonplader og fraværet af bindemiddelmaterialer.

Aerogeler afledt af kulstof såvel som uorganiske materialer blev udviklet på LLNL og har fundet en række anvendelser - fra at fange rumstøv til at beklæde indersiden af ​​National Ignition Facility-mål.

"Graphene aerogel er en relativt ny type aerogel, der er ideel til energilagringsapplikationer på grund af deres ekstremt høje overfladeareal, fremragende mekaniske egenskaber og meget høj elektrisk ledningsevne, " sagde Campbell. "Vi har undersøgt forskellige måder at forbedre deres energilagringsegenskaber på, såsom at øge elektrodetætheden gennem mekanisk kompression. Den ikke-kovalente modifikationsstrategi er simpelthen en anden vej til at øge den elektriske energilagringskapacitet."

Mens brug i personlig elektronik eller andre højeffektapplikationer, hvor energien skal lagres og frigives meget hurtigt, endnu ikke er blevet testet, udsigterne er lovende, sagde Juergen Biener, LLNL's teamleder.

Forskningen vil blive vist som forsideartiklen i 14. november-udgaven af Journal of Materials Chemistry A . Andre Livermore-forskere involveret i projektet inkluderer Brandon Wood, Marcus Worsley og Ted Baumann.