Các nhà nghiên cứu tại Đại học Monash đã phát triển một vật liệu mới dựa trên carbon cho phép siêu tụ điện lưu trữ năng lượng như pin axit-chì trong khi cung cấp nhiều năng lượng hơn so với pin thông thường.
Bằng cách ủ nhiệt nhanh một chất tiền thân oxit graphite, các nhà nghiên cứu tại Đại học Monash ở Úc đã chế tạo thành công một siêu tụ điện với mật độ công suất thể tích lên đến 69,2 kilowatt trên lít, thể hiện khả năng sạc nhanh và ổn định chu kỳ tuyệt vời.
Siêu tụ điện là một loại thiết bị lưu trữ năng lượng mới nổi, lưu trữ điện tích tĩnh điện, thay vì thông qua các phản ứng hóa học của pin truyền thống. Tuy nhiên, một trở ngại lớn từ lâu là diện tích bề mặt hạn chế của các vật liệu carbon có sẵn để lưu trữ năng lượng.
Giáo sư Mainak Majumder thuộc Khoa Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không vũ trụ của Đại học Monash và Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Sản xuất Nâng cao Vật liệu 2D (AM2D), cho biết các nhà nghiên cứu đã mở khóa nhiều diện tích bề mặt hơn trong vật liệu carbon bằng cách sửa đổi phương pháp xử lý nhiệt.
Majumder giải thích rằng chìa khóa nằm ở một cấu trúc vật liệu mới—oxit graphene khử đa quy mô (M-rGO)—có nguồn gốc từ graphite tự nhiên. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một quy trình ủ nhiệt nhanh để tạo ra các cấu trúc graphene cong cao, tạo ra các kênh chính xác cho sự di chuyển nhanh chóng và hiệu quả của các ion, do đó đạt được cả mật độ năng lượng và mật độ công suất cao.
Đồng tác giả nghiên cứu Petar Jovanović, một nhà nghiên cứu tại AM2D, cho biết khi được lắp ráp thành các tế bào dạng túi, siêu tụ điện mới đã đạt được mật độ năng lượng thể tích lên đến 99,5 watt-giờ trên lít và mật độ công suất lên đến 69,2 kilowatt trên lít, đồng thời duy trì độ ổn định lâu dài.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng thành tựu này đánh dấu một bước đột phá lớn trong sự phát triển toàn cầu của một thế hệ thiết bị lưu trữ năng lượng mới kết hợp năng lượng và công suất cao, mở đường cho các ứng dụng trong giao thông vận tải điện, điều tiết lưới điện và điện tử tiêu dùng.
Kết quả nghiên cứu liên quan đã được công bố trên Nature Communications, với tiêu đề "Sự giãn nở giữa các lớp trong situ của graphene cong đa quy mô cho phép các siêu tụ điện thể tích hiệu quả."
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Monash đã phát triển một vật liệu mới dựa trên carbon cho phép siêu tụ điện lưu trữ năng lượng như pin axit-chì trong khi cung cấp nhiều năng lượng hơn so với pin thông thường.
Bằng cách ủ nhiệt nhanh một chất tiền thân oxit graphite, các nhà nghiên cứu tại Đại học Monash ở Úc đã chế tạo thành công một siêu tụ điện với mật độ công suất thể tích lên đến 69,2 kilowatt trên lít, thể hiện khả năng sạc nhanh và ổn định chu kỳ tuyệt vời.
Siêu tụ điện là một loại thiết bị lưu trữ năng lượng mới nổi, lưu trữ điện tích tĩnh điện, thay vì thông qua các phản ứng hóa học của pin truyền thống. Tuy nhiên, một trở ngại lớn từ lâu là diện tích bề mặt hạn chế của các vật liệu carbon có sẵn để lưu trữ năng lượng.
Giáo sư Mainak Majumder thuộc Khoa Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không vũ trụ của Đại học Monash và Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Sản xuất Nâng cao Vật liệu 2D (AM2D), cho biết các nhà nghiên cứu đã mở khóa nhiều diện tích bề mặt hơn trong vật liệu carbon bằng cách sửa đổi phương pháp xử lý nhiệt.
Majumder giải thích rằng chìa khóa nằm ở một cấu trúc vật liệu mới—oxit graphene khử đa quy mô (M-rGO)—có nguồn gốc từ graphite tự nhiên. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một quy trình ủ nhiệt nhanh để tạo ra các cấu trúc graphene cong cao, tạo ra các kênh chính xác cho sự di chuyển nhanh chóng và hiệu quả của các ion, do đó đạt được cả mật độ năng lượng và mật độ công suất cao.
Đồng tác giả nghiên cứu Petar Jovanović, một nhà nghiên cứu tại AM2D, cho biết khi được lắp ráp thành các tế bào dạng túi, siêu tụ điện mới đã đạt được mật độ năng lượng thể tích lên đến 99,5 watt-giờ trên lít và mật độ công suất lên đến 69,2 kilowatt trên lít, đồng thời duy trì độ ổn định lâu dài.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng thành tựu này đánh dấu một bước đột phá lớn trong sự phát triển toàn cầu của một thế hệ thiết bị lưu trữ năng lượng mới kết hợp năng lượng và công suất cao, mở đường cho các ứng dụng trong giao thông vận tải điện, điều tiết lưới điện và điện tử tiêu dùng.
Kết quả nghiên cứu liên quan đã được công bố trên Nature Communications, với tiêu đề "Sự giãn nở giữa các lớp trong situ của graphene cong đa quy mô cho phép các siêu tụ điện thể tích hiệu quả."
