주석 전극으로 슈퍼커패시터 증폭

고용량, 고속 충전 슈퍼커패시터 에너지 저장 장치는 전극의 구성, 즉 에너지를 충전 및 분배하는 동안 전자의 흐름을 관리하는 연결에 의해 제한되었습니다. 연구원들은 이제 재활용 가능성과 저렴한 비용을 유지하면서 연결성을 개선할 수 있는 더 나은 재료를 개발했습니다.

팀은 생체 신호 등을 모니터링하기 위해 소형의 웨어러블 센서에 사용하는 마이크로 슈퍼커패시터의 연결을 탐구했습니다. 에너지 전하를 빠르게 전달할 수 있는 이론적으로 높은 용량을 가진 풍부하고 저렴한 재료인 산화코발트는 일반적으로 전극을 구성합니다. 그러나 전극을 만들기 위해 산화코발트와 혼합되는 물질은 반응이 좋지 않아 이론적으로 가능한 것보다 훨씬 낮은 에너지 용량을 초래할 수 있습니다.

연구원들은 원자 라이브러리에서 재료 시뮬레이션을 실행하여 도핑이라고도 하는 다른 재료를 추가하는 것이 부정적인 영향을 최소화하거나 완전히 제거하면서 여분의 전자를 제공함으로써 전극으로서 코발트 산화물의 원하는 특성을 증폭할 수 있는지 확인했습니다. 그들은 코발트 산화물과 어떻게 상호 작용하는지 보기 위해 다양한 물질 종과 수준을 모델링했습니다. 가능한 재료의 대부분은 너무 비싸거나 유독했기 때문에 팀은 저렴한 가격으로 널리 사용 가능하고 환경에 해롭지 않은 주석을 선택했습니다.

시뮬레이션에서 연구원들은 주석 대신 일부 코발트를 부분적으로 대체하고 재료를 상업적으로 이용 가능한 그래핀 필름에 결합함으로써 특성을 변경하지 않고 전자 재료를 지지하는 단일 원자 두께의 재료를 제조할 수 있음을 발견했습니다. , 개발하기 쉬운 전극. 시뮬레이션이 완료되면 팀은 시뮬레이션이 실현될 수 있는지 실험을 했습니다.

실험 결과는 부분적으로 주석으로 치환된 후 산화 코발트 구조의 전도도가 크게 증가한 것을 확인했습니다. 개발된 소자는 차세대 에너지 저장 소자로 유망한 실용화 가능성이 기대된다.

다음으로 팀은 자체 버전의 그래핀 필름(부분적으로 절단한 다음 레이저로 재료를 부수는 다공성 발포체)을 사용하여 쉽고 빠른 전도성을 허용하는 유연한 커패시터를 제작할 계획입니다. 슈퍼커패시터는 핵심 부품 중 하나입니다. 팀은 또한 에너지 수확기 및 센서 역할을 하기 위해 다른 메커니즘과 결합하는 데 관심이 있습니다.