Un team di ricerca KAIST ha sviluppato un nuovo dispositivo di accumulo di energia ibrido che può essere caricato in meno di mezzo minuto. Impiega elettroliti acquosi invece di solventi organici infiammabili, quindi è sia ecologico che sicuro. Facilita anche una carica di potenziamento con alta densità di energia, che lo rende adatto per dispositivi elettronici portatili.

Il professor Jeung Ku Kang e il suo team della Graduate School of Energy, Ambiente, Acqua, e Sustainability hanno sviluppato questo accumulo di energia ibrido con elevate densità di energia e potenza lungo un lungo ciclo di vita assemblando anodi a catena polimerica simili a fibre e catodi di ossido di metallo su scala sub-nano su grafene.

I dispositivi convenzionali di accumulo di energia a base di elettroliti acquosi hanno una limitazione per l'aumento delle cariche e un'elevata densità di energia a causa della bassa tensione di pilotaggio e della carenza di materiali anodici. La capacità del dispositivo di accumulo di energia è determinata dai due elettrodi, e l'equilibrio tra catodo e anodo porta ad un'elevata stabilità. Generalmente, due elettrodi mostrano differenze nelle proprietà elettriche e differiscono nei processi del meccanismo di immagazzinamento ionico, con conseguente scarsa conservazione e stabilità dallo squilibrio.

Il team di ricerca ha ideato nuove strutture e materiali per facilitare una rapida velocità nello scambio di energia sulle superfici degli elettrodi e ridurre al minimo la perdita di energia tra i due elettrodi.

Il team ha realizzato anodi con materiali a catena polimerica a base di grafene. La struttura a rete del grafene porta ad un'elevata superficie, consentendo così una capacità maggiore.

Per i materiali catodici, il team ha utilizzato l'ossido di metallo in strutture sub-nanoscala per elevare le reazioni di ossidoriduzione atomo per ione. Questo metodo ha realizzato una maggiore densità di energia e uno scambio di energia più rapido riducendo al minimo la perdita di energia.

Il dispositivo sviluppato può essere caricato entro 20-30 secondi utilizzando un sistema di ricarica a bassa potenza, come un caricatore a commutazione USB o una cella fotovoltaica flessibile. Il dispositivo di energia ibrida acquosa sviluppato mostra una densità di potenza oltre 100 volte superiore rispetto alle batterie acquose convenzionali e può essere ricaricato rapidamente. Ulteriore, il dispositivo ha mostrato un'elevata stabilità con la sua capacità mantenuta al 100% ad un'elevata corrente di carica/scarica.

Il professor Kang ha detto, "Questa tecnologia ecologica può essere facilmente prodotta ed è altamente applicabile. In particolare, la sua elevata capacità e alta stabilità, rispetto alle tecnologie esistenti, potrebbe contribuire alla commercializzazione di condensatori acquosi. Il dispositivo può essere caricato rapidamente utilizzando un sistema di ricarica a bassa potenza, e quindi può essere applicato al dispositivo elettronico portatile."