Neue Elektrode bietet Speicherkapazität für Mikrosuperkondensatoren | 2020

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Anonim

Die Studie wurde am 30. September 2015 in veröffentlicht Fortgeschrittene Werkstoffe .

Mit der Entwicklung von Bordelektroniksystemen3 und Funktechnologien ist die Miniaturisierung von Energiespeichern notwendig geworden. Mikrobatterien sind sehr verbreitet und speichern aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften eine große Menge Energie. Sie sind jedoch von Temperaturschwankungen betroffen und leiden unter geringer elektrischer Leistung und begrenzter Lebensdauer (häufig um einige hundert Lade- / Entladezyklen). Im Gegensatz dazu haben Mikrosuperkondensatoren eine hohe Leistung und eine theoretisch unendliche Lebensdauer, speichern jedoch nur eine geringe Energiemenge.

Mikrosuperkondensatoren wurden in den letzten zehn Jahren immer häufiger erforscht, es sind jedoch keine konkreten Anwendungen daraus hervorgegangen. Ihre geringere Energiedichte, d. H. Die Energiemenge, die sie in einem bestimmten Volumen oder einer bestimmten Oberfläche speichern können, hat dazu geführt, dass sie keine Sensoren oder mikroelektronischen Komponenten versorgen konnten. In Zusammenarbeit mit dem INRS von Quebec ist es Forschern des Teams für die Integration von Energiesystemen am LAAS-CNRS gelungen, diese Einschränkung zu beseitigen, indem sie das Beste aus Mikrosuperkondensatoren und Mikrobatterien kombiniert haben.

Sie haben ein Elektrodenmaterial entwickelt, dessen Energiedichte alle bisher verfügbaren Systeme übertrifft. Die Elektrode besteht aus einer extrem porösen Goldstruktur, in die Rutheniumoxid eingebracht wurde. Die Synthese erfolgt elektrochemisch. Diese teuren Materialien können hier verwendet werden, weil die Komponenten winzig sind: in der Größenordnung von Quadratmillimetern. Diese Elektrode wurde verwendet, um einen Mikrosuperkondensator mit einer Energiedichte von 0,5 J / cm² herzustellen, die etwa 1000-mal größer ist als bestehende Mikrosuperkondensatoren und den Dichteeigenschaften aktueller Li-Ionen-Mikrobatterien sehr ähnlich ist.

Mit dieser neuen Energiedichte, ihrer langen Lebensdauer, hohen Leistung und Toleranz gegenüber Temperaturschwankungen könnten diese Mikrosuperkondensatoren endlich in tragbaren, intelligenten On-Board-Mikrosystemen eingesetzt werden.

Anmerkungen

1 LAAS ist Teil des Instituts Carnot. Mitglieder dieses renommierten Netzwerks betreiben vorgelagerte Forschung, die ihre wissenschaftlichen und technologischen Fähigkeiten auffrischt, und fördern eine bewusste gemeinsame Forschungspolitik zum Nutzen der Unternehmenspartner.

2 Institut national de la recherche scientifique.

3 Bordsysteme sind tragbare elektronische Systeme. Sie müssen häufig Größen- und Verbrauchsbeschränkungen erfüllen.