Investigadores de la Universidad de Tohoku en Sendai, Japón, colaboraron con el fabricante de supercapacitores TOC Capacitor Co. para crear un nuevo material de mesosponge de grafeno, que contiene poros a nanoescala, que podría usarse para construir supercapacitores con mayor voltaje y mejor estabilidad que los construidos con materiales convencionales.

Las aplicaciones potenciales, según un informe de la universidad , incluyen los vehículos eléctricos, que requieren mucha energía y la necesidad de funcionar en entornos hostiles. Los intentos anteriores para construir supercapacitores estaban limitados por la necesidad de apilar una gran cantidad de celdas para lograr el voltaje necesario, pero este nuevo material tiene un voltaje de una celda más alto y permite dispositivos más compactos.

«Una característica clave de los materiales es que es transparente: contiene una cantidad muy pequeña de bordes de carbono, los sitios donde se originan las reacciones de corrosión, y esto lo hace extremadamente estable»

Los científicos utilizaron técnicas de microscopía electrónica, difracción de rayos X y espectroscopía vibracional para probar el nuevo material y los compararon con materiales comerciales basados ​​en grafeno, como los nanotubos de carbono, para establecer puntos de referencia.

«Mostraron que el material tenía una excelente estabilidad a altas temperaturas de 60 ° C y un alto voltaje de 3.5 voltios en un electrolito orgánico convencional», agrega el artículo. «Significativamente, mostró una estabilidad ultraalta a 25 ° C y 4.4 voltios, 2.7 veces más que los carbones activados convencionales y otros materiales a base de grafeno».

La investigación fue publicada recientemente en Energy and Environmental Science. El resumen dice:

La aplicación de supercapacitores para objetivos como automóviles requiere alto voltaje y operación a alta temperatura, por lo que es crucial el desarrollo de nuevos materiales de electrodos que tengan una estabilidad suficiente en condiciones tan duras.

En este trabajo, informamos sobre el desarrollo de una lámina de carbono mesoporosa sin costuras que consiste en paredes de grafeno continuo, que exhiben una estabilidad extraordinariamente alta en condiciones de alto voltaje y alta temperatura. La hoja contiene muy pocos sitios de borde de carbono (solo el 4% del número presente en los carbones activados convencionales) a pesar de su alta superficie específica (1500 m 2 g -1 ), y es posible usarla para ensamblar supercapacitores simétricos con excelente estabilidad de 3,5 V @ 60 ° C y 4,4 V @ 25 ° C condiciones de, incluso utilizando un electrolito convencional (1 M Et 3 MeNBF 4 / carbonato de propileno).

«Además, la operación de alto voltaje a 4,4 V da como resultado una densidad de energía 2,7 veces más alta en comparación con la que se obtiene con los carbones activados convencionales».