Supercap met 2D-materialen beter dan Li-Ion-accu?
Vrijwel alle moderne ‘mobiele’ apparaten, van smartphone tot elektrische auto, bevatten op dit moment lithium-accu’s vanwege hun hoge energiedichtheid. Supercaps komen echter steeds dichter in de buurt en presteren aanzienlijk beter wat betreft laadsnelheid en het aantal laadcycli. Onderzoekers van de University of Central Florida komen met het gebruik van 2D-materialen steeds dichter bij de praktische toepassing van supercaps in deze apparaten.
Vrijwel alle moderne ‘mobiele’ apparaten, van smartphone tot elektrische auto, bevatten op dit moment lithium-accu’s vanwege hun hoge energiedichtheid. Supercaps komen echter steeds dichter in de buurt en presteren aanzienlijk beter wat betreft laadsnelheid en het aantal laadcycli. Onderzoekers van de University of Central Florida komen met het gebruik van 2D-materialen steeds dichter bij de praktische toepassing van supercaps in deze apparaten.
Onderzoekers van de UCF werken aan een supercap-procedé dat mogelijkheden biedt voor energiedichtheden die kunnen concurreren met moderne lithium-accu’s. De kenmerkende voordelen zoals enorm hoge laadsnelheid en grote productieaantallen worden hierbij niet nadelig beïnvloed. De prestaties van de gemiddelde smartphone-accu beginnen bij vergelijkbaar gebruik al na 1,5 tot 2 jaar merkbaar af te nemen. Veel meer dan 1.500 laadcycli zonder merkbare capaciteitsafname zit er niet in. Bovendien zijn er beperkingen aan de maximale laad- en ontlaadstromen die zonder schade aan de cel-chemie kunnen worden gebruikt. De supercap-prototypes van de UCF-onderzoekers bereiken met 30.000 laadcycli zonder merkbare achteruitgang ruim de twintigvoudige levensduur en kunnen – voor zover de beschikbare laadtechniek voldoende energie levert – in principe binnen enkele seconden worden geladen. Bij het leveren van energie zijn zeer hoge stroompieken toelaatbaar.
Het onderzoeksteam experimenteert met nano-draden die langs chemische weg met zogenaamde 2D-materialen zijn bedekt. De kern van de vezel is een goede stroomgeleider terwijl de omhullende laag van slechts een paar atomen dik een enorm groot en stabiel oppervlak vormt dat hoge energiedichtheden en aanzienlijke prestaties mogelijk maakt. Het procedé is weliswaar nog niet productierijp, maar zeker veelbelovend. De onderzoeksresultaten werden onlangs in het tijdschrift ACS Nano gepubliceerd.
Onderzoekers van de UCF werken aan een supercap-procedé dat mogelijkheden biedt voor energiedichtheden die kunnen concurreren met moderne lithium-accu’s. De kenmerkende voordelen zoals enorm hoge laadsnelheid en grote productieaantallen worden hierbij niet nadelig beïnvloed. De prestaties van de gemiddelde smartphone-accu beginnen bij vergelijkbaar gebruik al na 1,5 tot 2 jaar merkbaar af te nemen. Veel meer dan 1.500 laadcycli zonder merkbare capaciteitsafname zit er niet in. Bovendien zijn er beperkingen aan de maximale laad- en ontlaadstromen die zonder schade aan de cel-chemie kunnen worden gebruikt. De supercap-prototypes van de UCF-onderzoekers bereiken met 30.000 laadcycli zonder merkbare achteruitgang ruim de twintigvoudige levensduur en kunnen – voor zover de beschikbare laadtechniek voldoende energie levert – in principe binnen enkele seconden worden geladen. Bij het leveren van energie zijn zeer hoge stroompieken toelaatbaar.
Het onderzoeksteam experimenteert met nano-draden die langs chemische weg met zogenaamde 2D-materialen zijn bedekt. De kern van de vezel is een goede stroomgeleider terwijl de omhullende laag van slechts een paar atomen dik een enorm groot en stabiel oppervlak vormt dat hoge energiedichtheden en aanzienlijke prestaties mogelijk maakt. Het procedé is weliswaar nog niet productierijp, maar zeker veelbelovend. De onderzoeksresultaten werden onlangs in het tijdschrift ACS Nano gepubliceerd.
