I supercondensatori in grafene poroso raggiungono una densità di energia di 88,1 Wh / L
(Rinnovabili.it) – Nella corsa alle auto elettriche le tecnologie di ricarica e stoccaggio hanno una rilevanza prioritaria. Oggi le batterie a ioni di litio dominano in maniera quasi incontrastata, ma da tempo c’è chi sta cercando una nuova soluzione in grado di spodestarle o almeno tenergli testa. In questo senso molte delle speranze ricadono sul settore dei supercondensatri o supercapacitors. Si tratta di sistemi di accumulo elettrico capaci di accettare e fornire carica molto più velocemente delle batterie, tollerando al contempo un numero di cicli di ricarica molto più elevato.
Il problema con questa tecnologia è la quantità di elettricità che riescono a immagazzinare: fino a ieri infatti la densità energetica non è mai stata in grado di competere con i dispositivi di accumulo elettrochimico. Oggi, tuttavia, qualcosa potrebbe cambiare, aprendo le porte dei supercondensatori al mondo delle auto elettriche o dell’elettronica di consumo.
La scoperta, pubblicata in questi giorni sulla rivista Nature Energy (testo in inglese), appartiene ad un gruppo di scienziati dell’University College London. Qui infatti è stato creato un nuovo materiale in grado di far compiere ai supercapacitor quel salto quantitativo necessario per il settore dell’energia storage. “Abbiamo progettato materiali che conferirebbero al nostro supercondensatore un’alta densità di potenza, ovvero la velocità con cui può caricare o scaricare, e un’alta densità di energia, che determina l’autonomia”, spiega il primo autore dello studio, il Dr. Zhuangnan Li. “Normalmente, puoi avere solo una di queste caratteristiche ma il nostro supercapacitor le fornisce entrambe, e ciò rappresenta una svolta fondamentale”.
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Il lavoro ha integrato le competenze di chimici, ingegneri e fisici. Il team ha lavorato al nuovo design, realizzando elettrodi da più strati di grafene e creando così un materiale denso ma poroso, in grado di intrappolare ioni carichi di dimensioni diverse. La particolarità del lavoro sta nell’esser riusciti a sintonizzare le dimensioni di questi pori per immagazzinare la carica in modo più efficiente.
Questo apparentemente piccola modifica massimizza la densità di energia del sistema a un valore record di 88,1 Wh / L, che è la densità di energia più alta mai registrata per i supercondensatori a base di carbonio. E soprattutto accorcia la distanza con le batterie. Basti pensare che i tradizionali accumulatori al piombo acido a ricarica lenta hanno in genere valori tra 50-90 Wh / L e una densità di potenza inferiore di due ordini di grandezza.
Non solo. Il dispositivo mostra anche una invidiabile flessibilità: può piegarsi a 180 gradi senza che ciò influisca sulle prestazioni.
“Conservare con successo un’enorme quantità di energia in sicurezza in un sistema compatto è un passo significativo verso una migliore tecnologia di accumulo di energia”, ha aggiunto il collega e coautore Ivan Parkin. “Abbiamo dimostrato che si carica rapidamente, possiamo controllarne l’output e ha un’eccellente durata e flessibilità, che lo rendono ideale per lo sviluppo per l’uso in elettronica miniaturizzata e veicoli elettrici. Immagina di aver bisogno di soli dieci minuti per ricaricare completamente la tua auto elettrica o un paio di minuti per il tuo telefono”.
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