I ricercatori coreani dell'Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) hanno sviluppato un nuovo metodo per sintetizzare in modo massiccio materiali avanzati ma convenienti per i supercondensatori.

I supercondensatori hanno attirato una crescente attenzione a causa del loro lungo ciclo di vita, processo di accumulo di carica altamente reversibile e densità di potenza specifica insieme a una maggiore preoccupazione per l'esaurimento delle risorse naturali.

Il grafene è stato riconosciuto come un materiale attivo promettente per i supercondensatori grazie alla sua eccezionale conduttività elettrica e all'ampia superficie, in quanto sono i due requisiti più importanti per i supercondensatori.

Tra i vari metodi per la fabbricazione di fogli di grafene, la tecnica di deposizione chimica da vapore (CVD) è altamente raccomandata a causa dell'elevata conduttività del grafene così preparato. Ma la scalabilità è ancora necessaria per la commercializzazione. Inoltre, queste limitazioni richiedevano grande interesse per ulteriori miglioramenti.

Il team di ricerca guidato dal Prof. Ji-Hyun Jang dell'UNIST, precedentemente riportato un nuovo approccio per sintetizzare nano-reti tridimensionali di grafene cresciute in CVD (GN 3-D) che possono essere prodotte in serie mantenendo le eccellenti proprietà del grafene 2D e pubblicato nel Rapporti scientifici nel maggio 2013.

Qui, La prof.ssa Jang ha esteso la sua precedente ricerca in Rapporti scientifici e dimostrato un percorso unico per ottenere una nanosfera di grafene mesoporosa (MGB) producibile in massa con un'ampia superficie e una grande conduttività, tramite CVD assistita da precursori, utilizzando precursori metallici come catalizzatore applicabile ai supercondensatori.

Il prof. Ji-Hyun Jang proviene dalla Scuola interdisciplinare di energia verde dell'UNIST e i colleghi ricercatori includono Jung-Soo Lee, Sun-I Kim e Jong-Chul Yoon della Scuola interdisciplinare di energia verde dell'UNIST.

Rispetto ai metodi convenzionali di sintesi del grafene, un nuovo modo, suggerito dal gruppo di ricerca dell'UNIST, è scalabile e in grado di produrre grafene di alta qualità e personalizzabile con un migliore impatto ambientale.

Con i materiali risultanti, palline di grafene mesoporose, la capacità del supercondensatore è stata notevolmente migliorata. A causa della struttura mesoporosa unica, si formano reti tridimensionali, che aiutano a migliorare la conducibilità. Per di più, i mesopori all'interno delle superfici del grafene inducono i nanocanali a trasportare ioni nell'elettrolita, e migliorare le proprietà del supercondensatore.

L'MGB presenta un'area superficiale specifica di 508 m2/g e mesoporosità con un diametro medio dei pori di 4,27 nm. La conduttività dell'MGB drogato con p ottenuto da più di 10 campioni era di 6,5 S/cm. Il supercondensatore basato su MGB mostra buone prestazioni, inclusa un'eccellente capacità di 206 F/g e una ritenzione del 96% della capacità dopo 10, 000 cicli anche ad alta densità di corrente.

"Il nostro lavoro è molto significativo poiché riusciamo nella fabbricazione di grafene coltivato in CVD con elevate qualità su una scala di grammi, " ha affermato il prof. Jang. "Quando le sfere di grafene mesoporose vengono utilizzate come materiale per elettrodi per supercondensatori, si rivela un grande potenziale per dispositivi di accumulo di energia ad alta efficienza."

Ha anche detto "Se le proprietà del grafene mesoporoso sono ulteriormente migliorate dalla continua ricerca, sviluppare un veicolo elettrico ad alta potenza diventerà una realizzazione non solo un sogno, " mostrando il loro futuro piano di ricerca.