Een nieuwe studie over sneller opladen van energieopslag

Het nieuwe materiaal heeft het potentieel om oplaadtijden te verkorten van uren tot enkele minuten.

"De prestaties die we krijgen - in termen van energie en vermogensdichtheid - zijn uitstekend en overbruggen de kloof tussen batterijen en condensatoren", aldus de onderzoeker.

Een van de onderzoekers van het team zei dat de terechte verschuiving naar hernieuwbare energie heeft geleid tot een grote behoefte aan apparaten voor elektrochemische energieopslag die hoge laadsnelheden aankunnen en een hoge capaciteit hebben.

Hoewel lithium-ionbatterijen, ook wel Li-ion-batterijen of LIBS genoemd, een van de hoogste energiedichtheden bieden, worstelen ze nog steeds als het gaat om hoge oplaadsnelheden en vertonen hun elektrolyten enige veiligheidsproblemen.

Aan de andere kant kunnen waterige elektrochemische condensatoren, ook wel supercondensatoren genoemd, een zeer hoog vermogen leveren, maar hun energiedichtheid is beperkt.

Gefinancierd door het Energy Frontier Research Centre (DOE-EFRC) van het Department of Energy als onderdeel van het Fluid Interface Reactions, Structures and Transport (FIRST)-centrum, draait het werk om MXenes, veelbelovende materialen voor energieopslag die geleidend zijn en ionen kunnen bevatten, zoals als lithium, tussen lagen. Ionische vloeistoffen op kamertemperatuur zijn veelbelovende elektrolyten omdat ze stabiliteit en een grotere energiedichtheid bieden. Maar omdat hun ionen zo groot zijn en niet tussen de MXene-lagen kunnen komen, is de hoeveelheid opgeslagen energie beperkt.

"Hier hebben we wiggen of pilaren tussen de lagen geïntroduceerd om ze te openen, waardoor de ionische vloeibare ionen kunnen worden opgeslagen tussen de MXene-lagen, waardoor zeer hoge energie-niveau en vermogensdichtheden, 'zei de onderzoeker.

Hij zei dat dit werk een voorbeeld is van het belang van het optimaliseren en engineeren van de afstand in 2D-materialen om hun potentieel voor nieuwe toepassingen te ontsluiten.