Gli scienziati hanno progettato una nuova forma di grafene – denominata ossido di grafene ridotto multiscala (M-rGO) – che migliora notevolmente l’energia e la densità di potenza nei supercondensatori. Questa svolta potrebbe accelerare lo sviluppo di sistemi di stoccaggio dell’energia con ricarica più rapida e maggiore capacità per veicoli elettrici (EV), dispositivi elettronici portatili e altro ancora.
I limiti dell’attuale tecnologia di storage
Le batterie tradizionali immagazzinano l’energia chimicamente, mentre i supercondensatori la immagazzinano elettrochimicamente, offrendo vantaggi sia nella quantità di energia che possono trattenere in un dato spazio (densità di energia) sia nella velocità con cui possono fornirla (densità di potenza). Tuttavia, gli attuali supercondensatori hanno storicamente sottoperformato a causa delle inefficienze nel modo in cui la struttura del grafene limita l’accumulo di energia. Il grafene, sebbene ideale per elettrodi densi, tende ad aggregarsi, limitando il movimento degli ioni necessari per la carica e la scarica.
Un nuovo approccio: ossido di grafene ridotto multiscala (M-rGO)
I ricercatori hanno risolto questo problema sviluppando M-rGO, un materiale di grafene creato attraverso un processo di riscaldamento in due fasi. La struttura risultante è aggrovigliata e curva, creando una rete con più livelli che massimizza la superficie per l’accumulo di energia senza sacrificare la mobilità ionica. Questo approccio aggira gli svantaggi delle precedenti strutture di grafene 3D, che erano spesso ingombranti e inefficienti.
Implicazioni per i veicoli elettrici e oltre
Le potenziali applicazioni di M-rGO sono ampie:
- Veicoli elettrici: Tempi di ricarica più rapidi e autonomia maggiore.
- Elettronica portatile: batterie più piccole e più potenti per smartphone, laptop e tablet.
- Droni e dispositivi indossabili: erogazione di potenza migliorata in fattori di forma compatti.
Il team di ricerca ha incorporato M-rGO nelle celle a sacchetto: pacchi batteria flessibili e laminati comuni nei dispositivi moderni. Ciò dimostra la praticità e la scalabilità del materiale, poiché la grafite (la materia prima) è abbondante ed economica.
“Questo materiale potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui affrontiamo lo stoccaggio dell’energia, rendendo i supercondensatori ad alte prestazioni una valida alternativa alle batterie tradizionali in una gamma più ampia di applicazioni”.
I risultati, pubblicati su Nature Communications il 15 settembre, suggeriscono che M-rGO ha il potenziale per sbloccare tutte le capacità di stoccaggio energetico basato sul grafene. Questo sviluppo rappresenta un passo significativo verso un futuro in cui i dispositivi si caricano più velocemente, durano più a lungo e richiedono hardware meno ingombrante.
