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(noticias nanowerk) Los supercondensadores tienen la excelente capacidad de capturar y almacenar energía. Los investigadores pueden utilizar diferentes materiales y métodos de fabricación para hacerlos flexibles, delgados y adecuados para su uso en dispositivos electrónicos portátiles o implantables, como relojes inteligentes o marcapasos. Sin embargo, estos enfoques suelen ser complicados y costosos. Ahora, sin embargo, un equipo de la Universidad de Jilin en China ha desarrollado un tipo de electrodo adhesivo todo en uno que resuelve uno de los principales problemas en el avance de supercondensadores 2D flexibles: la cooperación sinérgica de los componentes.
Publicaron sus resultados en Polioxometalatos (“Domesticación de heteropoliácidos en electrodos adhesivos utilizando aminoácidos para desarrollar supercondensadores bidimensionales flexibles”).
«Los supercondensadores 2D flexibles suelen sufrir procesos de fabricación complicados y que requieren mucho tiempo, además de una durabilidad mecánica deficiente», afirmó el autor correspondiente Wen Li, profesor de la Universidad de Jilin en China. «En este estudio, desarrollamos un nuevo tipo de electrodo adhesivo todo en uno que no sólo puede simplificar el proceso de fabricación sino también superar el desplazamiento interfacial de los supercondensadores tradicionales».
Los supercondensadores 2D flexibles suelen tener una estructura de pila tipo sándwich o una estructura plana 2D. Con deformaciones mecánicas repetidas, la interfaz entre los electrodos y el electrolito puede cambiar, haciendo que el contacto interfacial sea menos efectivo.
«Sin embargo, el voltaje de volumen no coincidente entre el electrodo y las capas de electrolito generalmente conduce a un inevitable desplazamiento interfacial y delaminación tras deformaciones mecánicas repetidas, lo que resulta en un aumento significativo en la resistencia de contacto interfacial entre los electrodos y las capas de electrolito», dijo Li. aumenta la tasa de carga/descarga y se reduce considerablemente y el rendimiento y la estabilidad del almacenamiento de energía se ven afectados. Aún más frustrante es que los supercondensadores flexibles integrados conectados en serie para salida de alto voltaje todavía dependen de muchos cables metálicos conductores, lo que limita en gran medida su flexibilidad, tolerancia a la deformación y miniaturización para aplicaciones prácticas”.
Para resolver problemas interfaciales y eliminar cables, los investigadores combinaron HPA con aminoácidos y materiales de carbono para construir una especie de adhesivo húmedo todo en uno que proporciona simultáneamente conducción de electrones, propiedad redox, deformación mecánica y capacidad adhesiva.
Los heteropoliácidos (HPA), una clase de grupos inorgánicos de tamaño nanométrico con actividad redox rápida y reversible, permiten que el supercondensador cargue y descargue energía de manera rápida y confiable. Los aminoácidos ayudan a que los HPA se vuelvan más flexibles, mientras que los materiales de carbono contribuyen a la conducción electrónica. Modelaron el adhesivo húmedo resultante en paralelo para formar electrodos flexibles. Después de cerrar la brecha entre los electrodos paralelos inyectando un electrolito en gel, pueden fabricar convenientemente un supercondensador 2D flexible.
“Descubrimos que los componentes de carbono mejoraron la conducción electrónica; la química de los aminoácidos contribuye a la adhesión interfacial; «Y los grupos HPA impidieron la formación de estructuras más grandes y dieron al electrodo la capacidad de transferir y almacenar electrones», dijo Li. «Los adhesivos resultantes son materiales adaptables y deformables que permiten el desarrollo de supercondensadores 2D flexibles para salida de alto voltaje con Los compuestos libres de metales facilitan.»
Los investigadores dijeron que buscarían desarrollar supercondensadores 2D en miniatura flexibles e independientes del sustrato para el desarrollo de dispositivos de energía implantables.
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