Siêu tụ này cho điện dung và điện áp cao, điện dung đạt 170 F/g điện áp lên tới 1,2 volt - điện áp tối đa mà chất diện giải PVA đạt được. Khi ghép nối các đơn tụ lại cho điện áp tích trữ cao và có thể làm sáng được đèn led. Các mẫu tế bào siêu tụ dẻo với tính năng vượt trội về mật độ năng lượng và công suất. Các sản phẩm này sẽ là cơ sở để tiến tới ghép nối chế tạo bộ siêu tụ hoàn chỉnh cho các thiết bị điện tử dẻo, có thể mang trên người.

Siêu tụ là một thiết bị quan trọng để lưu trữ năng lượng với mật độ công suất và mật độ năng lượng cao. Các siêu tụ thương mại thường được chế tạo bằng cách sử dụng chất kết dính để đính kèm bột điện cực với điện cực dẫn kim loại.

Đề tài này nghiên cứu phương pháp để chế tạo các siêu tụ điện sử dụng điện cực là hệ composite mềm dẻo, có liên kết mạnh mẽ giữa tính chất cơ và tính chất điện để có kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ và linh hoạt.

Để thu được mật độ năng lượng và mật độ công suất cao, nhóm nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi sử dụng điện cực nanocomposite ống than nano (CNTs)-polyaniline (PANI). Siêu tụ được chế tạo dựa trên điện hệ composite này kết hợp với chất điện giải polyvinyl alcohol (PVA) cho kết quả điện dung 170 F/g với điện năng tích trữ lên tới 1,2 volt, là điện áp tối đa có thể đạt được đối với tế bào siêu tụ sử dụng chất điện giải là PVA chứa nước”.

Với thị trường lớn các thiết bị điện tử, yêu cầu đối với các linh kiện dự trữ năng lượng không chỉ là năng lượng và công suất cao mà còn phải có các đặc tính mềm dẻo và nhẹ. Các mạch điện tử ứng dụng trong các thiết bị không dây, sensor, MEMs (MicroElectroMechanical) cũng cần chế tạo ở trạng thái dẻo để dễ dàng thu nhỏ và tích hợp hơn. Các sản phẩm pin và siêu tụ thương mại không có tính mềm dẻo và kém an toàn vì chúng sử dụng chất điện giải lỏng dễ bị rò rỉ và sử dụng điện cực dẫn là các lá kim loại cứng. Vì vậy việc nghiên cứu và chế tạo các loại pin, siêu tụ dẻo đang được rất quan tâm và phát triển nghiên cứu trên thế giới.

 Điện cực CNTs/PANI

Để chế tạo siêu tụ dẻo có năng lượng công suất cao các nhà nghiên cứu sử dụng vật liệu composite làm điện cực cho siêu tụ. Chất điện giải để chế tạo là các polymer có khả năng dẫn ion như PVA, lapheon,... Ưu điểm chất điện giải này là dẻo, an toàn, không cần bao bọc như điện giải lỏng.Tuy nhiên, để dẫn ion tốt cần thêm các chất tan như muối LiCl và làm mỏng để giảm điện trở nhưng phải đảm bảo độ bền cơ lý hóa.

Siêu tụ mềm dẻo từ hệ composite CNTs-PANI được tạo ra bằng kỹ thuật trộn và quét nhưng hiệu quả của thiết bị không cao, điện dung riêng 16 F/g và điện áp đạt xấp xỉ 1 volt. Mặc dù những kỹ thuật này ít tốn kém nhưng sự đồng nhất liên kết của những thành phần trong điện cực và chất điện phân không tốt. Sự lắng đọng polymer lên mạng lưới CNTs không chỉ nâng cao khả năng tiếp xúc và độ dẫn mà còn cho phép các ion xâm nhập vào cấu trúc dễ dàng hơn. Do đó cấu trúc được thiết kế cho siêu tụ dẻo dựa trên mạng lưới composite CNTs-PANI và điện giải PVA/LiCl được mong đợi không chỉ có mật độ năng lượng và mật độ công suất cao mà còn có tuổi thọ dài. 

Nguồn Khoahocphothong.com.vn