Nuevos súper capacitores basados en grafeno rivalizan con las baterías de plomo-ácido
Imagen SEM de película híbrida líquida de grafeno/iónico (crédito: Yufei Wang)
Investigadores de la Universidad Monash han desarrollado una estrategia completamente nueva para fabricar súper capacitores basados en grafeno (SC), haciéndolos viables para su uso en almacenamiento de energía renovable, electrónica portátil y vehículos eléctricos.
Los SCs están hechos generalmente de carbono altamente poroso con un líquido electrólito para transportar la carga eléctrica. Conocidos por su alta durabilidad y la posibilidad de recargarse en segundos, el punto débil de los actuales súper capacitores es su bajo promedio de energía-almacenamiento-volumen –lo que se conoce como densidad de energía.
La baja densidad de energía de cinco a ocho Watts-hora por litro significa que los SCs son demasiado grandes o deben ser recargados frecuentemente.
El profesor Dan Li y su equipo han creado un SC con densidad de energía de 60 Watts-hora por litro (0.06 Watt-hora cm-3) — comparable a las baterías de plomo-ácido y alrededor de 12 veces más que los actuales SC disponibles comercialmente.
“Ha sido un gran reto construir SCs más pequeños, más ligeros y compactos para cumplir con las necesidades crecientes de múltiples usos comerciales”, indicó Li.
El grafeno, que se forma cuando el grafito está conformado de capas de sólo 1 átomo de grosor, es muy fuerte, químicamente estable y un excelente conductor de electricidad.
Para construir su electrodo extremadamente compacto, el equipo de Li utilizó una película de gel de grafeno altamente adaptable que habían desarrollado con anterioridad. Para controlar de manera efectiva el espacio entre las láminas de grafene a escala sub-nano, hicieron uso de electrólitos líquidos. De esta manera, el electrólito líquido jugaba un papel doble: conservar el diminuto espacio entre las láminas de grafeno y conducir la electricidad.
A diferencia de los poros “duros” de carbono tradicionales, donde el espacio se desperdicia con poros innecesariamente grandes, la densidad se maximiza sin reducir la porosidad en el electrodo ideado por Li.
Para crear su material, el equipo utilizó un método similar a los usados en fabricación de papel, lo que significa que el proceso podría ser fácilmente adaptado para una producción industrial.
“Hemos creado un grafeno macroscópico que está un paso adelante de lo que se había alcanzado antes. Es casi la etapa de pasar del laboratorio al desarrollo comercial”, indicó Li.
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El grafeno, que se forma cuando el grafito está conformado de capas de sólo 1 átomo de grosor, es muy fuerte, químicamente estable y un excelente conductor de electricidad.
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