Siêu tụ điện nhựa PEDOT đạt 70.000 chu kỳ sạc, tăng gấp 100 lần độ dẫn điện

Thông cáo tới báo chí, các nhà nghiên cứu khoa học cho biết, các siêu tụ điện có thể đáp ứng một số nhu cầu lưu trữ năng lượng khi thế giới chuyển sang sản xuất năng lượng tái tạo bền vững, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Siêu tụ điện có tiềm năng ứng dụng trong xe hybrid và xe điện, thiết bị điện tử cầm tay và hệ thống năng lượng tái tạo.

Ngoài ra, PEDOT cũng sử dụng trong màn hình cảm ứng, pin mặt trời hữu cơ và các thiết bị điện sạc, chẳng hạn như cửa sổ thông minh chuyển từ sáng sang tối chỉ bằng một nút bấm.

Tuy nhiên, cũng theo các nhà nghiên cứu khoa học, PEDOT vẫn có những hạn chế nhất định, và nhóm nghiên cứu UCLA đã nỗ lực khắc phục những hạn chế này. Ví dụ như việc sử dụng PEDOT trên thị trường đang bị hạn chế do độ dẫn điện và diện tích bề mặt thấp, các nhà nghiên cứu đã khắc phục những hạn chế này bằng cách tạo ra các sợi nano PEDOT thẳng đứng.

Siêu tụ điện của nhóm nghiên cứu UCLA, chịu được hơn 70.000 chu kỳ sạc

Theo Maher El-Kady, một nhà khoa học trong nhóm nghiên cứu UCLA, sự phát triển theo chiều dọc của vật liệu cho phép tạo ra các điện cực PEDOT có khả năng lưu trữ năng lượng cao gấp nhiều lần so với PEDOT truyền thống. Vật liệu và màng PEDOT truyền thống không có đủ diện tích bề mặt để chứa nhiều điện tích, các nhà khoa học đã tăng diện tích bề mặt của PEDOT đủ để tăng dung lượng chế tạo siêu tụ điện.

Siêu tụ điện lưu trữ năng lượng bằng cách tích tụ điện tích trên bề mặt, cho phép sạc và xả nhanh. Đây là cải cách lý tưởng cho các ứng dụng đạt độ "bùng nổ năng lượng", ví dụ như phanh tái tạo trong xe điện.

Các sợi nano PEDOT của nhóm UCLA chứng minh hiệu suất đặc biệt, thể hiện độ dẫn điện cao hơn 100 lần so với các sản phẩm PEDOT thương mại và diện tích bề mặt hoạt động điện hóa lớn hơn bốn lần so với PEDOT truyền thống.

Điều này tương đương với khả năng lưu trữ điện tích hơn 4600 milliFarad trên một cm vuông, cao hơn đáng kể so với PEDOT thông thường, dẫn đến vật liệu có độ bền vượt trội, có thể chịu được hơn 70.000 chu kỳ sạc.

"Hiệu suất và độ bền vượt trội của điện cực cho thấy tiềm năng to lớn để sử dụng graphene PEDOT trong siêu tụ điện, giúp đáp ứng nhu cầu xã hội về năng lượng. Bước đột phá này có ý nghĩa quan trọng đối với tương lai của lưu trữ năng lượng”, một nhà khoa học khác trong nhóm nghiên cứu đưa ra nhận xét.

Sự phát triển của sợi nano PEDOT hiệu suất cao dẫn đến siêu tụ điện hiệu quả hơn, giúp sạc thiết bị điện tử nhanh hơn, tăng phạm vi hoạt động của xe điện và cải thiện các giải pháp lưu trữ năng lượng tái tạo.

Nguyên Ngọc (Theo Interesting Engineering)