I microsupercondensatori a base di grafene (EG-MSC) combinano le proprietà distinte del grafene e i vantaggi della configurazione del dispositivo planare per massimizzare l'accumulo di carica. Pertanto, possono fornire dispositivi più flessibili, più piccoli e più sottili.

Tuttavia, la limitata capacità elettrica a doppio strato del grafene e la stretta finestra di tensione degli elettroliti acquosi ne limitano l'ulteriore applicazione.

Recentemente, un gruppo di ricerca congiunto guidato dal Prof. Wu Zhongshuai e dal Prof. Fu Qiang del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha proposto una strategia per aumentare la capacità degli MSC planari a base di grafene da elettrolita redox ambipolare altamente concentrato acqua-in-sale (ZnI₂ + ZnCl₂ ).

Questo studio è stato pubblicato in ACS Energy Letters il 19 aprile.

L'utilizzo di elettroliti redox-attivi per potenziare gli elettrodi di grafene è una strategia altamente efficiente per aumentare le prestazioni capacitive degli MSC.

Tuttavia, i mediatori redox precedentemente segnalati potevano offrire solo una certa capacità per un singolo elettrodo, portando a una densità di energia limitata a causa delle capacità ineguagliabili di due elettrodi.

In questo studio, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo elettrolita redox ambipolare acqua-in-sale altamente concentrato in cui un mediatore ambipolare (ZnI₂ ) potrebbe offrire due coppie redox (I ^- /I₂ e Zn/Zn ²⁺ ) in modo nativo, con accumulo di addebito abbinato.

Queste due specie hanno permesso a due elettroni di essere ossidati all'elettrodo positivo e di essere ridotti all'elettrodo negativo in modo sincrono e individualmente, offrendo così un ampio contributo pseudocapacitivo per EG-MSC.

Hanno realizzato un'elevata capacità volumetrica di 106 mAh/cm ³ , densità di energia di 111 mWh/cm ³ e stabilità ciclistica a lungo termine con ritenzione del 92,1% dopo 5.300 cicli.

Le caratterizzazioni in situ hanno confermato che queste buone prestazioni sono state attribuite all'autoscarica frustrata sopprimendo la formazione e la diffusione di ioni poliioduro di I₃ ^- e io₅ ^- .

Inoltre, gli EG-MSC hanno mostrato prestazioni cicliche stabili a -20 gradi Celsius, a causa del ridotto punto di congelamento dell'acqua dovuto alle forti interazioni tra le molecole d'acqua e gli ioni di zinco.

"Questo lavoro apre una nuova strada per l'introduzione di mediatori redox ambipolari in elettroliti altamente concentrati per MSC ad alte prestazioni", ha affermato il prof. Wu. + Esplora ulteriormente

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