Innovazione rivoluzionaria: un supercondensatore basato sul grafene

Ricercatori degli Stati Uniti, lavorando con accademici cinesi, hanno realizzato una tipologia di supercondensatore, basato sul grafene, che ha una densità di energia paragonabile a quella delle batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4). La differenza tra il supercaps e la batteria LiFe risiede nella velocità di trasferimento di energia, rapidissima nel nuovo dispositivo, che può essere caricato o scaricato in pochi minuti o addirittura secondi, caratteristica comune a tutti i condensatori.


Bor Jang della società statunitense Nanotek Instruments dichiara che l'obiettivo prefisso è quello di produrre un supercondensatore che sia in grado di accumulare l'energia nella stessa quantità ponderale delle migliori batterie agli ioni di litio, ma che possa ancora essere ricaricato in meno di due minuti. Il target quindi è raggiungere una densità di energia di 150/200 Wh/kg.

Un supercapacitor è  conosciuto più propriamente come electric double-layer capacitor, un condensatore a doppio strato elettrico. Nel 2007, la più alta densità di energia raggiunta per la produzione è stata 30Wh/kg, vale a dire che si è raggiunta la densità di energia della batterie al piombo. Questo nuovo condensatore, basato sul grafene, vanta una densità di energia di 85,6 Wh/kg a temperatura ambiente, e 136 Wh/kg a 80 gradi Centigrati. Esso è realizzato con elettrodi di grafene combinati con di Super P (un nero di acetilene che agisce come un additivo conduttivo), avente un  peso del 5 per cento, e un  legante, il PTFE (polytetrafluoroethylene, conosciuto come teflon, quello delle pentole antiaderenti e degli snodi meccanici esenti da lubrificazione) con un peso del 10 per cento. Poi esiste un foglio di carbonio dello spessore di un atomo, il grafene che è un ottimo conduttore elettrico, oltre ad essere estremamente forte e flessibile.
L'interfaccia elettrodo-elettrolita è fatta di "Celguard-3501" e l'elettrolita è una sostanza chimica chiamata EMIMBF4 (tetrafluoroborato di 1-butil-3-metilimidazolio).

Da Physics World: The new device … has electrodes made of graphene mixed with 5wt per cent Super P (an acetylene black that acts as a conductive additive) and 10wt per cent PTFE binder. A sheet of carbon just one atom thick, graphene is a very good electrical conductor as well as being extremely strong and flexible.
The researchers coat the resulting slurry onto the surface of a current collector and assemble coin-sized capacitors in a glove box. The electrolyte-electrode interface is made of "Celguard-3501" and the electrolyte is a chemical called EMIMBF4.

La ricerca è pubblicata qui (ma non è accessibile a tutti).

Fonti: Physics World e varie altre, aggiunta di nostre note



Quali sono le implicazioni e le conseguenze e le ricadute pratiche adottando questa nuova tecnologia nei trasporti?

Lo vedremo in post programmato per i prossimo giorni.
.