Los científicos han propuesto un método para crear supercondensadores flexibles que pueden cargar completamente un teléfono inteligente en segundos

Un equipo de científicos del Centro de Nanotecnología de la Universidad de Florida Central (UCF) ha desarrollado un nuevo método para crear supercondensadores flexibles . Acumulan más energía y soportan más de 30 mil ciclos de carga sin daños. Un nuevo método para crear nanocondensadores puede convertirse en una tecnología revolucionaria en la producción de teléfonos inteligentes y vehículos eléctricos.

Los creadores están seguros: si reemplaza las baterías habituales con nuevos nanocondensadores, cualquier teléfono inteligente se cargará por completo en unos segundos. Es posible que el propietario no piense cada pocas horas dónde cargar el teléfono inteligente: el dispositivo no se descargará durante una semana.

Todos los propietarios de teléfonos inteligentes se enfrentan a un problema insoluble: aproximadamente 18 meses después de la compra, la batería promedio sigue cargándose cada vez menos tiempo y finalmente se degrada. Para resolverlo, los científicos están explorando el potencial de los nanomateriales para mejorar los supercondensadores. A la larga, pueden soportar o incluso reemplazar baterías en dispositivos electrónicos. Esto es bastante difícil de lograr: para que un ionistor transporte tanta energía como una batería de iones de litio, debe superar significativamente el tamaño de la batería habitual.

Un equipo de UCF experimentó con el uso de materiales bidimensionales recientemente descubierto unos pocos átomos de espesor - películas delgadas de dicalcogenuros de metales de transición ( TMDS ). Otros científicos han intentado trabajar congrafeno y otros materiales bidimensionales , pero no se puede decir que estos intentos tuvieron bastante éxito.

Los dichoslcogenuros bidimensionales de los materiales de transición son un material prometedor para los supercondensadores capacitivos, debido a su estructura en capas y su gran área superficial. Experimentos previos que integraron TMD con otros nanomateriales mejoraron las características electroquímicas de los primeros. Sin embargo, tales híbridos no resistieron un número suficiente de ciclos de recarga. Esto se debió a una violación de la integridad estructural de los materiales en las uniones entre sí y al ensamblaje aleatorio.

Todos los científicos que de una forma u otra intentaron mejorar las tecnologías existentes se hicieron la pregunta: "¿Cómo combinar materiales bidimensionales con sistemas existentes?". Luego, el equipo de UCF desarrolló un enfoque de síntesis química simple que puede integrar con éxito los materiales existentes con dichoslcogenuros metálicos bidimensionales. Así lo afirmó el autor principal del estudio Eric Jung.

El equipo de Jung desarrolló supercondensadores que consisten en millones de cables nanométricos recubiertos con dichoslcogenuros de metales de transición. Un núcleo altamente conductivo proporciona una transferencia rápida de electrones para una carga y descarga rápidas. La carcasa uniforme de materiales bidimensionales se caracteriza por una alta intensidad de energía y potencia específica.

Los científicos están seguros de que los materiales bidimensionales abren amplias perspectivas para los elementos de almacenamiento de energía. Pero hasta que los investigadores de la UCF encontraron una forma de combinar los materiales, no fue posible realizar este potencial. "Nuestros materiales, diseñados para dispositivos electrónicos pequeños, han superado las tecnologías convencionales en todo el mundo en términos de densidad de energía, densidad de potencia y estabilidad cíclica", dijo el Dr. Nitin Chudhari, quien realizó una serie de estudios.

La estabilidad cíclica determina cuántas veces se puede cargar, descargar y recargar una batería antes de que comience a degradarse. Las baterías modernas de iones de litio se pueden cargar aproximadamente 1.5 mil veces sin fallas importantes. El prototipo de supercondensador recientemente desarrollado soporta varios miles de tales ciclos. El ionistor de carcasa bidimensional no se degradó incluso después de recargarse 30 mil veces. Ahora Jung y su equipo están trabajando para patentar un nuevo método.

Los nanocondensadores se pueden usar en teléfonos inteligentes, vehículos eléctricos y, de hecho, en cualquier dispositivo electrónico. Podrían ayudar a los fabricantes a aprovechar los cambios repentinos de potencia y velocidad. Dado que los ionistores son bastante flexibles, son adecuados para la tecnología y los dispositivos electrónicos portátiles.

A pesar de todas las ventajas del nuevo supercondensador, el desarrollo aún no está listo para su comercialización. Sin embargo, este estudio puede ser otro ímpetu serio para el desarrollo de alta tecnología.

Trabajo científico publicado en la revista ACS Nano 12 de octubre de 2016
DOI: 10.1021 / acsnano.6b06111

Source: https://habr.com/ru/post/es399295/