I ricercatori della Monash University hanno avvicinato lo stoccaggio dell'energia di nuova generazione con una novità ingegneristica:un dispositivo a base di grafene compatto, ma dura quanto una batteria convenzionale.

Pubblicato oggi in Scienza , un team di ricerca guidato dal professor Dan Li del Dipartimento di Ingegneria dei Materiali ha sviluppato una strategia completamente nuova per progettare supercondensatori a base di grafene (SC), rendendoli praticabili per un uso diffuso nello stoccaggio di energia rinnovabile, elettronica portatile e veicoli elettrici.

Gli SC sono generalmente realizzati in carbonio altamente poroso impregnato con un elettrolita liquido per trasportare la carica elettrica. Conosciuti per la loro durata pressoché indefinita e la capacità di ricaricarsi in pochi secondi, lo svantaggio delle SC esistenti è il loro basso rapporto tra accumulo di energia e volume, noto come densità di energia. Bassa densità energetica da cinque a otto wattora per litro, significa che le SC sono eccessivamente grandi o devono essere ricaricate frequentemente.

Il team del professor Li ha creato una SC con una densità di energia di 60 Wattora per litro, paragonabile alle batterie al piombo e circa 12 volte superiore alle SC disponibili in commercio.

"È stata a lungo una sfida rendere le SC più piccole, più leggero e compatto per soddisfare le esigenze sempre più esigenti di molti usi commerciali, " ha detto il professor Li.

Grafene, che si forma quando la grafite viene scomposta in strati dello spessore di un atomo, è molto forte, chimicamente stabile e un ottimo conduttore di elettricità.

Per realizzare il loro elettrodo unico e compatto, Il team del professor Li ha sfruttato un film di gel di grafene adattivo che avevano sviluppato in precedenza. Hanno usato elettroliti liquidi - generalmente il conduttore nelle SC tradizionali - per controllare la spaziatura tra i fogli di grafene su scala sub-nanometrica. In questo modo l'elettrolita liquido ha svolto un duplice ruolo:mantenere il minuscolo spazio tra i fogli di grafene e condurre elettricità.

A differenza del tradizionale carbonio poroso "duro", dove lo spazio è sprecato con "pori" inutilmente grandi, la densità è massimizzata senza compromettere la porosità nell'elettrodo del professor Li.

Per creare il loro materiale, il team di ricerca ha utilizzato un metodo simile a quello utilizzato nella fabbricazione della carta tradizionale, il che significa che il processo potrebbe essere facilmente ed economicamente scalabile per l'uso industriale.

"Abbiamo creato un materiale di grafene macroscopico che è un passo avanti rispetto a quanto realizzato in precedenza. È quasi nella fase di passaggio dal laboratorio allo sviluppo commerciale, " ha detto il professor Li.