La domanda di dispositivi di accumulo energetico integrati sta crescendo rapidamente poiché le persone si affidano sempre di più all'elettronica portatile e wireless, e cresce la necessità globale di fonti energetiche pulite come l'energia solare ed eolica.

Ciò sta creando un'esigenza esponenziale di tecnologie avanzate di accumulo dell'energia:batterie e supercondensatori (SC) affidabili ed esenti da manutenzione con capacità di densità di potenza elevata come dispositivi di accumulo. I supercondensatori sono candidati importanti per soddisfare questa esigenza grazie alle loro caratteristiche ecocompatibili e di lunga ciclabilità.

Ricercatori dell'Integrated Nano Systems Lab (INSys Lab), nel Centro per la tecnologia dell'energia pulita, hanno lavorato su un percorso per migliorare le prestazioni dei supercondensatori, e soddisfare tale domanda di maggiore capacità di stoccaggio.

Il Dr. Mojtaba Amjadipour e la Professoressa Francesca Iacopi (Scuola di Dati ed Ingegneria Elettrica) e la Dott.ssa Dawei Su (Scuola di Scienze Matematiche e Fisiche) descrivono il loro lavoro all'avanguardia nel numero di luglio 2020 della rivista Batterie e Supercaps . L'importanza data ai "Supercondensatori a stato solido a base grafica:abilitazione della reazione redox di Sul posto Trattamento elettrochimico"—indicato come documento molto importante con posizionamento della copertura anteriore—significa quanto sia innovativa la loro ricerca nello sviluppo di modi alternativi per estendere la capacità di stoccaggio.

La dott.ssa Iacopi ha affermato che l'approccio multidisciplinare all'interno del team è stato utile per scoprire ciò che lei afferma essere un processo semplice.

"Questa ricerca è nata dalla nostra curiosità di esplorare i limiti operativi delle cellule, portandoci a risultati benefici imprevisti. Il controllo di questo processo non sarebbe stato possibile senza comprendere le ragioni fondamentali del miglioramento osservato, utilizzando le competenze complementari del nostro team."

Tradizionalmente, i supercondensatori sono fabbricati con elettroliti liquidi, che non può essere miniaturizzato e può essere soggetto a perdite, stimolando la ricerca sugli elettroliti a base di gel e allo stato solido. Personalizzazione di questi elettroliti in combinazione con materiali per elettrodi a base di carbonio come grafene, ossido di grafene, e i nanotubi di carbonio sono di fondamentale importanza per migliorare le prestazioni di stoccaggio dell'energia.

Il grafene o il carbonio grafitico fabbricato direttamente su superfici di silicio offre un potenziale significativo per i supercondensatori su chip che possono essere incorporati in sistemi integrati. Le intuizioni della ricerca indicano un percorso semplice per migliorare significativamente le prestazioni dei supercondensatori utilizzando elettroliti a base di gel, che sono fondamentali per la fabbricazione di supercondensatori quasi solidi (gel).

"Questo approccio offre un nuovo percorso per sviluppare ulteriori sistemi di accumulo di energia on-chip miniaturizzati, compatibili con l'elettronica al silicio e in grado di supportare la richiesta di energia per far funzionare sistemi intelligenti integrati, " disse il dottor Iacopi.