Thứ sáu, 29/03/2024 | 22:14 - GMT+7

Siêu tụ điện hình cây kẹo sạc nhanh điện thoại di động

Siêu tụ điện có khả năng sạc điện thoại và các thiết bị khác trong vòng vài giây hoặc vài phút nhưng vẫn còn nhiều hạn chế. Siêu tụ điện hình cây kẹo, được các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Queen Mary London và Cambridge tạo ra, khắc phục được nhiều hạn chế của siêu tụ điện thông thường.

06/10/2017 - 09:13

Siêu tụ điện có khả năng sạc điện thoại và các thiết bị khác trong vòng vài giây hoặc vài phút thay vì hàng giờ đồng hồ như pin. Nhưng trên thực tế, tính linh hoạt và dung lượng của các siêu tụ điện hiện nay còn nhiều hạn chế, hiệu suất của chúng cũng nhanh chóng giảm sút theo các chu kỳ sac. Mới đây, các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Queen Mary London (QMUL) và Đại học Cambridge, Anh đã tìm ra cách  khắc phục cả ba hạn chế trên.

Mẫu điện cực polymer mới có hình dáng giống cây kẹo được treo trên cây thông Noel. Công suất tích trữ năng lượng của nó gần bằng mức giới hạn lý thuyết nhưng vẫn thể hiện được tính linh hoạt và khả năng phục hồi qua các chu kỳ sạc/xả sạc. Công nghệ này có thể áp dụng cho nhiều loại vật liệu dành cho siêu tụ điện và giúp sạc điện thoại di động, quần áo thông minh và các thiết bị cấy ghép một cách nhanh chóng. 

Giả điện dung là tính chất của các siêu tụ điện polymer và composite, cho phép các ion di chuyển vào bên trong vật liệu và nhờ đó, tích được nhiều điện hơn so với siêu tụ điện cacbon, chủ yếu lưu trữ điện tích dưới dạng các ion tập trung gần bề mặt. Tuy nhiên, vấn đề với các siêu tụ polymer là các ion cần thiết cho các phản ứng hóa học này chỉ có thể được tiếp cận ở khoảng cách vài nanomet bên dưới bề mặt vật liệu. Bên cạnh ưu điểm giúp gia tăng khối lượng vật liệu có thể tiếp cận gần bề mặt, phát triển polymer giống như cấu trúc nano cũng có những mặt hạn chế như: chi phí tốn kém, khó mở rộng dẫn đến độ ổn định cơ học kém.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã tìm ra một phương thức để đan xen các cấu trúc nano trong vật liệu rời, nhờ đó, đạt được các lợi ích của cấu trúc nano thông thường mà không sử dụng các phương pháp tổng hợp phức tạp hoặc làm mất độ cứng của vật liệu.

Stoyan Smoukov, trưởng dự án nghiên cứu, cho biết: "Các siêu tụ điện của chúng tôi có khả năng tích trữ nhiều điện trong một khoảng thời gian ngắn, vì vật liệu hoạt tính mỏng (polymer dẫn điện) luôn luôn tiếp xúc với polymer thứ hai chứa ion, giống như những phần mỏng màu đỏ của cây kẹo thường luôn ở gần phần màu trắng, nhưng ở đây là trên quy mô nhỏ hơn nhiều. Cấu trúc đan xen này cho phép vật liệu dễ dàng uốn cong cũng như nở ra và co lại mà không bị nứt, nhờ đó, tuổi thọ của vật liệu cũng tăng lên đáng kể".

Các nhà nghiên cứu hiện đang thiết kế và đánh giá một loạt các vật liệu phù hợp với hệ thống polymer đan xuyên để chế tạo các siêu tụ điện với chất lượng tốt hơn. Các thiết bị này có thể được sản xuất bằng màng mềm và dẻo để cung cấp điện cho các thiết bị điện tử gắn trong quần áo thông minh, thiết bị đeo trên người, thiết bị cấy ghép và robot. Các nhà nghiên cứu hi vọng họ có thể đóng góp vào việc cung cấp năng lượng cho các thiết bị Internet kết nối vạn vật, (IoT), vốn vẫn đang là một thách thức lớn.

Ngọc Diệp (Theo https://www.sciencedaily.com) 

 

Xem thêm

Tổng số lượt truy cập :
  • 1
  • 4
  • 0
  • 1
  • 4
  • 9
  • 8
  • 8