Los científicos han diseñado una nueva forma de grafeno, denominada óxido de grafeno reducido multiescala (M-rGO), que mejora drásticamente la energía y la densidad de potencia en los supercondensadores. Este avance podría acelerar el desarrollo de almacenamiento de energía de mayor capacidad y carga más rápida para vehículos eléctricos (EV), dispositivos electrónicos portátiles y más.
Los límites de la tecnología de almacenamiento actual
Las baterías tradicionales almacenan energía químicamente, mientras que los supercondensadores la almacenan electroquímicamente, lo que ofrece ventajas tanto en la cantidad de energía que pueden retener en un espacio determinado (densidad de energía) como en la rapidez con la que pueden entregarla (densidad de potencia). Sin embargo, los supercondensadores actuales históricamente han tenido un rendimiento inferior debido a ineficiencias en la forma en que la estructura del grafeno limita el almacenamiento de energía. El grafeno, si bien es ideal para electrodos densos, tiende a agruparse, restringiendo el movimiento de los iones necesarios para la carga y descarga.
Un nuevo enfoque: óxido de grafeno reducido a múltiples escalas (M-rGO)
Los investigadores resolvieron este problema desarrollando M-rGO, un material de grafeno creado mediante un proceso de calentamiento de dos pasos. La estructura resultante está enredada y curvada, creando una red con múltiples niveles que maximizan el área de superficie para el almacenamiento de energía sin sacrificar la movilidad de los iones. Este enfoque evita los inconvenientes de las estructuras de grafeno 3D anteriores, que a menudo eran voluminosas e ineficientes.
Implicaciones para los vehículos eléctricos y más allá
Las posibles aplicaciones de M-rGO son amplias:
- Vehículos eléctricos: Tiempos de carga más rápidos y mayor autonomía.
- Electrónica portátil: Baterías más pequeñas y potentes para teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y tabletas.
- Drones y wearables: Entrega de energía mejorada en factores de forma compactos.
El equipo de investigación incorporó M-rGO en celdas de bolsa: paquetes de baterías laminadas flexibles comunes en los dispositivos modernos. Esto demuestra la practicidad y escalabilidad del material, ya que el grafito (la materia prima) es abundante y económico.
“Este material podría cambiar fundamentalmente la forma en que abordamos el almacenamiento de energía, haciendo de los supercondensadores de alto rendimiento una alternativa viable a las baterías tradicionales en una gama más amplia de aplicaciones”.
Los hallazgos, publicados en Nature Communications el 15 de septiembre, sugieren que M-rGO tiene el potencial de desbloquear todas las capacidades del almacenamiento de energía basado en grafeno. Este desarrollo es un paso importante hacia un futuro en el que los dispositivos se cargan más rápido, duran más y requieren hardware menos voluminoso.
