Grafeen, een wondermateriaal dat slechts 21 jaar geleden werd ontdekt, blijkt nu nog meer verbazingwekkende mogelijkheden te hebben dan voorheen gedacht. Onderzoekers hebben een manier gevonden om grafeen te gebruiken om een materiaal te creëren met een recordenergie- en vermogensdichtheid, dat kan worden toegepast in een nieuwe generatie efficiëntere en ultrasnel opladende accu’s voor elektrische auto’s.
Dit nieuwe materiaal, genaamd multiscale gereduceerd grafeenoxide, is gemaakt van grafiet, een overvloedige mondiale hulpbron. Het is verwerkt in buidelcellen, een soort oplaadbare batterij verpakt in een dunne, flexibele behuizing van gelamineerde folie in plaats van een stijve metalen schaal. Deze bevindingen werden gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.
Pouch-cellen worden veel gebruikt in elektrische voertuigen, drones, draagbare elektronische apparaten, laptops, smartphones en tablets. Het gebruik van dit nieuwe grafeen in deze cellen kan leiden tot verbeteringen in de algehele capaciteit, oplaadtijd en de mogelijkheid om complexe en energieverslindende apparaten van stroom te voorzien met kleinere batterijen.
Supercondensatoren, elektrochemische condensatoren die energie opslaan als gescheiden elektrische lading op elektrodeoppervlakken, hebben het voordeel van een superieure energiedichtheid en vermogensdichtheid in vergelijking met traditionele batterijen. Echter, tot nu toe werden supercondensatoren beperkt door het inefficiënte gebruik van de potentiële energieopslagcapaciteit van de materialen waaruit ze zijn gemaakt.
Om dit probleem te overwinnen, hebben wetenschappers rommelige driedimensionale sponsachtige structuren gebouwd die een groot opslagoppervlak bieden en routes voor ionen om te bewegen. Door het grafeen te verwarmen via een tweestapsproces, is een verward, gebogen grafeennetwerk met meerdere structuurlagen gecreëerd, waardoor ionen nog steeds snel kunnen bewegen en er toch een groot oppervlak beschikbaar is voor energieopslag.
Deze ontdekking opent de deur naar snelladende supercondensatoren die voldoende energie kunnen opslaan om batterijen in veel toepassingen te vervangen en deze veel sneller te ontladen. Met deze doorbraak kan grafeen niet alleen elektrische auto’s, drones en mobiele telefoons sneller opladen, maar ook complexere en energieverslindende apparaten van stroom voorzien met kleinere batterijen.
