Extension de la capacité de stockage flexible de l’énergie


Extension de la capacité de stockage flexible de l'énergie

Certains appareils électroniques peuvent se plier, se tordre et s’étirer dans les écrans portables, les applications biomédicales et les robots mous. Bien que les circuits de ces appareils soient devenus plus souples, les batteries et les supercondensateurs qui les alimentent sont toujours rigides. Maintenant, les chercheurs de l’ACS Nano lettres rapport sur un supercondensateur avec des électrodes en carbure de titane froissé – un type de nanomatériau MXene – qui conserve sa à stocker et à libérer des charges électroniques après des étirements répétés.

Un défi majeur que l’électronique élastique doit surmonter est la rigidité et l’inflexibilité de leurs composants de d’énergie, batteries et supercondensateurs. Les supercondensateurs utilisant des électrodes en carbure, carbonitrure ou nitrure de métal de transition appelés MXenes ont des propriétés électriques souhaitables pour les appareils portables flexibles tels que la charge et la décharge rapides. Et la façon dont 2D MXenes peut former des nanofeuilles multicouches offre une grande pour le stockage d’énergie lorsqu’elle est utilisée dans des électrodes. Cependant, les chercheurs précédents ont dû incorporer des polymères et d’autres nanomatériaux pour empêcher ces types d’électrodes de se casser lorsqu’ils sont pliés, réduisant ainsi leur capacité de stockage électrique. Desheng Kong et ses collègues voulaient donc voir si la déformation d’un film de carbure de titane MXene sans défaut en nervures en accordéon maintiendrait les propriétés électriques de l’électrode tout en ajoutant de la flexibilité et de la ductilité à un supercondensateur.

Les chercheurs ont broyé la poudre de carbure de titane et d’aluminium en flocons avec de l’acide fluorhydrique et ont capturé les couches de nanofeuilles de carbure de titane pur sous la forme d’un film grossièrement structuré sur un filtre. Ils ont ensuite placé le film sur un morceau d’élastomère acrylique pré-étiré qui était à 800 % de sa taille détendue. Lorsque les chercheurs ont libéré le polymère, il est revenu à son état d’origine et les nanofeuillets attachés se sont froissés en plis en accordéon.






Lors des premières expériences, l’équipe a découvert que la meilleure électrode consiste en un film de 3 µm d’épaisseur qui peut être étiré et détendu à plusieurs reprises sans être endommagé et sans modifier sa capacité à stocker une charge électrique. L’équipe a utilisé ce matériau pour créer un supercondensateur en plaçant un électrolyte en gel d’acide sulfurique polyvinylique (alcool) entre deux électrodes extensibles en carbure de titane. L’appareil avait une capacité énergétique élevée, comparable aux supercondensateurs à base de MXen développés par d’autres chercheurs, mais il présentait également un allongement extrême allant jusqu’à 800 % sans déchirer les nanofeuillets. Il conserve environ 90 % de sa capacité de stockage d’énergie après avoir été étiré, plié ou tordu 1 000 fois. Les chercheurs affirment que l’excellent stockage d’énergie et la stabilité électrique de leur supercondensateur sont attrayants pour le stockage d’énergie extensible et les systèmes électroniques portables.


Des scientifiques développent des électrodes intégrées pour des supercondensateurs flexibles à haute densité énergétique


Plus d’information:
Électrodes MXene froissées pour supercondensateurs ultra-étirables et grandes surfaces, Nano lettres (2021). DOI : 10.1021 / acs.nanolett.1c02071

Fourni par l’American Chemical Society

Citation: de la capacité de stockage flexible d’énergie (2021, 8 septembre), consulté le 8 septembre 2021 depuis https://phys.org/news/2021-09-capacity-flexible-energy-storage.html

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