Les scientifiques ont proposé une méthode pour créer des supercondensateurs flexibles qui peuvent charger complètement un smartphone en quelques secondes

Une équipe de scientifiques du Center for Nanotechnology de l' Université de Central Florida (UCF) a développé une nouvelle méthode pour créer des supercondensateurs flexibles . Ils accumulent plus d'énergie et résistent à plus de 30 000 cycles de charge sans dommage. Une nouvelle méthode de création de nanocondensateurs peut devenir une technologie révolutionnaire dans la production de smartphones et de véhicules électriques.

Les créateurs sont sûrs: si vous remplacez les batteries habituelles par de nouveaux nanocondensateurs, tout smartphone se rechargera complètement en quelques secondes. Le propriétaire peut ne pas penser toutes les quelques heures à l'endroit où charger le smartphone: l'appareil ne sera pas déchargé pendant une semaine.

Chaque propriétaire de smartphone est confronté à un problème insoluble: environ 18 mois après l'achat, la batterie moyenne se charge de moins en moins de temps, puis se dégrade finalement. Pour le résoudre, les scientifiques explorent le potentiel des nanomatériaux pour améliorer les supercondensateurs. À long terme, ils peuvent prendre en charge ou même remplacer les piles des appareils électroniques. Ceci est assez difficile à réaliser: pour qu'un ionistor transporte autant d'énergie qu'une batterie lithium-ion, il doit dépasser considérablement la taille habituelle de la batterie.

L'équipe UCF a expérimenté avec des matériaux bidimensionnels récemment découverts avec une épaisseur de plusieurs atomes - des films minces de dichalcogénures de métaux de transition ( TMD ). D'autres scientifiques ont essayé de travailler avecgraphène et autres matériaux à deux dimensions , mais on ne peut pas dire que ces tentatives ont été assez réussies.

Les dichalcogénures bidimensionnels des matériaux de transition sont un matériau prometteur pour les supercondensateurs capacitifs, en raison de leur structure en couches et de leur grande surface. Des expériences précédentes intégrant des TMD avec d'autres nanomatériaux ont amélioré les caractéristiques électrochimiques des premiers. Cependant, ces hybrides n'ont pas résisté à un nombre suffisant de cycles de recharge. Cela était dû à une violation de l'intégrité structurelle des matériaux aux jonctions les uns avec les autres et à un assemblage aléatoire.

Tous les scientifiques qui, d'une manière ou d'une autre, ont essayé d'améliorer les technologies existantes se sont posé la question: «Comment combiner des matériaux bidimensionnels avec des systèmes existants?». L'équipe UCF a ensuite développé une approche de synthèse chimique simple qui peut réussir à intégrer des matériaux existants avec des dichalcogénures métalliques bidimensionnels. C'est ce qu'a déclaré l'auteur principal de l'étude Eric Jung.

L'équipe de Jung a développé des supercondensateurs constitués de millions de fils nanométriques recouverts de dichalcogénures de métaux de transition. Un noyau hautement conducteur assure un transfert d'électrons rapide pour une charge et une décharge rapides. La coque uniforme des matériaux bidimensionnels se caractérise par une intensité énergétique élevée et une puissance spécifique.

Les scientifiques sont convaincus que les matériaux bidimensionnels ouvrent de larges perspectives pour les éléments de stockage d'énergie. Mais jusqu'à ce que les chercheurs de l'UCF trouvent un moyen de combiner les matériaux, il n'était pas possible de réaliser ce potentiel. «Nos matériaux, conçus pour les petits appareils électroniques, ont dépassé les technologies conventionnelles dans le monde en termes de densité d'énergie, de puissance spécifique et de stabilité cyclique», a déclaré le Dr Nitin Chudhari, qui a mené un certain nombre d'études.

La stabilité cyclique détermine combien de fois une batterie peut être chargée, déchargée et rechargée avant qu'elle ne commence à se dégrader. Les batteries lithium-ion modernes peuvent être chargées environ 1,5 mille fois sans dysfonctionnements majeurs. Le prototype de supercondensateur nouvellement développé résiste à plusieurs milliers de ces cycles. L'ionistance à coque bidimensionnelle ne s'est pas dégradée même après avoir été rechargée 30 mille fois. Maintenant, Jung et son équipe travaillent à breveter une nouvelle méthode.

Les nanocondensateurs peuvent être utilisés dans les smartphones, les véhicules électriques et, en fait, dans tous les appareils électroniques. Ils pourraient aider les fabricants à tirer parti des changements soudains de puissance et de vitesse. Étant donné que les ionistors sont assez flexibles, ils conviennent à l'électronique et à la technologie portables.

Malgré tous les avantages du nouveau supercondensateur, le développement n'est pas encore prêt pour la commercialisation. Néanmoins, cette étude peut être un autre sérieux élan pour le développement de la haute technologie.

Travaux scientifiques publiés dans la revue ACS Nano le 12 octobre 2016
DOI: 10.1021 / acsnano.6b06111

Source: https://habr.com/ru/post/fr399295/