Assemblaggio del supercondensatore con una configurazione di elettrodi impilati alternativamente. Credito:PAN Qijuan
Un nuovo design con una configurazione di elettrodi impilati alternativamente ha contribuito a migliorare le prestazioni volumetriche dei supercondensatori ea raggiungere un'elevata densità di energia senza sacrificare le prestazioni di potenza.
Questa ricerca, che ha introdotto per la prima volta la struttura di elettrodi impilati alternativamente in un sistema di accumulo di energia compatto, è stato condotto dal Prof. Han Fangming dell'Istituto di fisica dello stato solido, Hefei Institutes of Physical Sciences e Prof. WEI Bingqing dell'Università del Delaware, New York, NOI..
In questo lavoro, i ricercatori hanno progettato una struttura di elettrodi a film impilati alternativamente multistrato utilizzando Ti 3 C 2 T X (MXene) film come elettrodi, e l'elettrolita gel come separatore.
Questa nuova struttura potrebbe accorciare la distanza di trasporto degli ioni sotto carichi di massa elevati, e aumentare il carico di massa di materiale attivo su scala del dispositivo, senza aumentare i carichi di massa di ogni singolo elettrodo.
Così, il supercondensatore con la configurazione a pila alternata ha mostrato una capacità areale ultraelevata di 10,8 F cm -2 , elevata densità energetica volumetrica di 10,4 mWh cm -3 a 75,0 mW cm -3 , e contemporaneamente ha mantenuto prestazioni ad alta potenza
"Ha i valori più alti in un sistema di elettroliti in gel acquoso rispetto alla letteratura, " ha detto il prof. Han.
Con la tendenza alla miniaturizzazione e alla portabilità dei dispositivi elettronici, è essenziale migliorare la densità energetica volumetrica dei dispositivi di accumulo di energia elettrochimica. Carichi di massa elevati possono ridurre il rapporto dei componenti inattivi a livello del dispositivo, determinando così una maggiore densità energetica e una diminuzione dei costi.
Sfortunatamente, l'aumento dei carichi di massa di solito avviene a scapito di perdite di capacità specifica e densità di potenza.
Questo nuovo design potrebbe offrire un nuovo approccio per ottenere un'elevata densità di energia areale e volumetrica avanzata in dispositivi di accumulo di energia elettrochimica con carichi di massa elevati di materiali attivi.
