Desenvolvimento de baterias recarrega¡veis ​​adesivas adesivas a base de grafeno
As condia§aµes prévias dos dispositivos de armazenamento de energia vestavel são que eles devem ser capazes de mudar suas formas, além de mudar as formas do corpo e dos movimentos humanos, sendo flexaveis, seguros de usar e proporcionando excel
Dr. Yoon Hana no Laborata³rio de Conversão de Energia e Materiais de Armazenamento do Instituto de Pesquisa Energanãtica da Coranãia (KIER, Presidente Kim Jong-nam), Professor Kim Young-Jin (Departamento de Engenharia Meca¢nica, Instituto Avana§ado de Ciência e Tecnologia da Coranãia) ) e o professor Kim Seungchul (Departamento de Engenharia a“ptica e Mecatra´nica da Universidade Nacional de Pusan) desenvolveram em conjunto micro-supercapacitores reconecta¡veis ​​(MSCs) usando eletrodos de grafeno induzido por laser altamente inchados.
Seus resultados de pesquisa são publicados no Chemical Engineering Journal ( "Micropseudocapacitores acopla¡veis ​​usando eletrodos de grafeno induzido por laser altamente inchados" ).
Ilustração conceitual: Baterias recarrega¡veis ​​reconecta¡veis ​​e flexaveis disponíveis
para uso em dispositivos flexaveis / vestaveis da próxima geração. (Imagem:
Instituto de Pesquisa Energanãtica da Coreia)
Amedida que aumentam as demandas por dispositivos vestaveis mais leves e menores e por gadgets de IoT de alta funcionalidade, háuma crescente necessidade de novas tecnologias para coleta, armazenamento e gerenciamento de energia. Atualmente, os dispositivos vestaveis e os produtos de IoT são cada vez mais aplicados a vários setores da sociedade. Portanto, os pesquisadores estãoativamente realizando atividades de P&D para desenvolver dispositivos de armazenamento de energia com funções adicionais além da fonte de alimentação.
As condições prévias dos dispositivos de armazenamento de energia vestavel são que eles devem ser capazes de mudar suas formas, além de mudar as formas do corpo e dos movimentos humanos, sendo flexaveis, seguros de usar e proporcionando excelente durabilidade.
As baterias convencionais não eram flexaveis, pois eram desenvolvidas para ter uma estrutura base cilandrica, prisma¡tica ou tipo bolsa e tinham densidades de energia limitadas. Portanto, eles tinham algumas limitações a serem aplicadas a produtos da próxima geração, como dispositivos vestaveis ou microdispositivos que exigem alta flexibilidade, portabilidade e densidades de energia areal ou volumanãtrica.
No passado, os esforços de pesquisa e desenvolvimento para desenvolver dispositivos de armazenamento de energia para dispositivos vestaveis eram principalmente usados ​​em baterias de filme fino de Li. As microbaterias de filme fino Li, que são fontes de energia disponíveis comercialmente para microeletra´nica, sofrem ciclos de vida curtos, falhas abruptas, cinanãtica insta¡vel a baixa temperatura e apresentam preocupações de segurança quando associadas ao latio.
Recentemente, as MSCs estãoganhando muita atenção como dispositivos de armazenamento de energia da próxima geração para substituir as baterias de filme fino de Li. Em princapio, os supercapacitores eram semi-permanentes de usar e tinham muitos benefacios, como altas densidades de energia (10 vezes mais em comparação com baterias de aon de latio), estabilidade, eficiência e taxas rápidas de carga / descarga.
No entanto, seu escopo de uso era um pouco limitado a certas áreas devido a uma baixa densidade de energia por carga (estimada em 1/10 das baterias Li). Comparados aos supercapacitores, os MSCs tem uma densidade de energia significativamente maior do que as baterias de latio e as densidades de energia são semelhantes ou atémaiores que as de seus rivais. Portanto, eles são considerados uma alternativa para dispositivos de armazenamento de energia ultrafinos de alto desempenho.
A equipe de pesquisa desenvolveu com sucesso MSCs flexaveis do tipo adesivo, que tinham uma estrutura flexavel e podem ser fixadas em qualquer lugar em objetos ousuperfÍcies usando lasers de pulso ultracurtos.
O laser de pulso ultrashort pode gerar instantaneamente forte intensidade para produzir eletrodos de grafeno altamente inchados . Ao impregnar compósitos de polímeros adesivos no interior do grafeno altamente inchado, os pesquisadores foram capazes de desenvolver MSCs do tipo adesivo com excelente desempenho e durabilidade dos eletrodos, mantendo a adesividade.
A dopamina, uma imitação funcional da proteana adesiva do mexilha£o, foi introduzida como material de revestimento para as MSCs flexaveis do tipo adesivo para melhorar o desempenho eletroquamico. Os grupos catecol na dopamina fornecem porções redox-ativas para eletrodos pseudocapacitivos. Ao fazer isso, eles foram capazes de desenvolver dispositivos flexaveis de armazenamento de energia do tipo adesivo que apresentavam altas densidades de energia volumanãtrica semelhantes a s baterias de filme fino de latio com excelente densidade de potaªncia volumanãtrica, 13 vezes maior que a de seus colegas.
A Dra. Hana Yoon, da KIER, a principal pesquisadora deste estudo, disse: "Nossos MSCs flexaveis do tipo adesivo são facilmente reconectados a dispositivos vestaveis da próxima geração e dispositivos IoT e ecologicamente corretos. Espera-se que eles resolvam muitos obsta¡culos. tecnologias de armazenamento de energia a base de latio. "
Além disso, Young-jin Kim, professor do KAIST, co-pesquisador deste estudo, disse: "A tecnologia de padronização desenvolvida neste estudo gerou grafeno inchado exclusivo com laser de pulso ultrashort em um período de tempo relativamente curto, minimizando a perda de materiais. Essa tecnologia tem potencial para promover aplicações industriais de grafeno induzido a laser em vários setores".