p (Phys.org) —Um laboratório da Rice University tem flexibilidade, eletrônicos portáteis e vestíveis em sua mira com a criação de uma película fina para armazenamento de energia. p O químico de arroz James Tour e seus colegas desenvolveram um material flexível com eletrodos nanoporosos de níquel-fluoreto em camadas em torno de um eletrólito sólido para fornecer desempenho de supercapacitor semelhante a bateria que combina as melhores qualidades de uma bateria de alta energia e um supercapacitor de alta potência sem o lítio encontrados em baterias comerciais hoje.

p O novo trabalho do laboratório de arroz do químico James Tour é detalhado no Jornal da American Chemical Society .

p Seu capacitor eletroquímico tem cerca de um centésimo de polegada de espessura, mas pode ser escalado para dispositivos aumentando o tamanho ou adicionando camadas, disse o pesquisador de pós-doutorado Yang Yang, co-autor principal do artigo com o estudante de graduação Gedeng Ruan. Eles esperam que as técnicas de fabricação padrão possam permitir que a bateria seja ainda mais fina.

p Em testes, os alunos descobriram que seu dispositivo de polegada quadrada detinha 76 por cento de sua capacidade acima de 10, 000 ciclos de carga-descarga e 1, 000 ciclos de dobra.

p Tour disse que a equipe decidiu encontrar um material que tenha as qualidades flexíveis do grafeno, nanotubos de carbono e polímeros condutores, embora possuam capacidade de armazenamento elétrico muito maior, normalmente encontrada em compostos de metal inorgânico. Os compostos inorgânicos têm, até recentemente, faltou flexibilidade, ele disse.

p "Isto não é fácil de fazer, porque os materiais com alta capacidade são geralmente frágeis, "ele disse." E nós tivemos muito bom, sistemas flexíveis de armazenamento de carbono no passado, mas o carbono como material nunca atingiu o valor teórico que pode ser encontrado em sistemas inorgânicos, e fluoreto de níquel em particular. "

p "Comparado com um dispositivo de íon de lítio, a estrutura é bastante simples e segura, "Yang disse." Ele se comporta como uma bateria, mas a estrutura é a de um supercapacitor. Se o usarmos como um supercapacitor, podemos carregar rapidamente em uma alta taxa de corrente e descarregá-la em um tempo muito curto. Mas para outras aplicações, descobrimos que podemos configurá-lo para carregar mais lentamente e descarregar lentamente como uma bateria. "

p Para criar a bateria / supercapacitor, a equipe depositou uma camada de níquel em um suporte. Eles o gravaram para criar poros de 5 nanômetros dentro da camada de fluoreto de níquel com 900 nanômetros de espessura, dando-lhe uma grande área de superfície para armazenamento. Depois de remover o apoio, eles prensaram os eletrodos em torno de um eletrólito de hidróxido de potássio em álcool polivinílico. O teste não encontrou degradação da estrutura dos poros, mesmo após 10, 000 ciclos de carga / recarga. Os pesquisadores também não encontraram degradação significativa na interface eletrodo-eletrólito.

p "Os números são excessivamente elevados no poder que pode oferecer, e é um método muito simples de fazer sistemas de alta potência, "Tour disse, acrescentando que a técnica mostra-se promissora para a fabricação de outros materiais nanoporosos 3-D. "Já estamos conversando com empresas interessadas em comercializar isso."

p O estudante de pós-graduação do arroz Changsheng Xiang e o pesquisador de pós-doutorado Gunuk Wang são co-autores do artigo.

p A bolsa de pós-doutorado Peter M. e Ruth L. Nicholas do Instituto Smalley para Ciência e Tecnologia em Nanoescala e a Iniciativa de Pesquisa Universitária Multidisciplinar do Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea apoiaram a pesquisa.