Pseudocapacitor asimétrico acuoso con alta energía y potencia de área utilizando polielectrolitos conjugados y...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Los pseudocapacitores ofrecen una alta densidad de potencia, pero están limitados por los materiales de electrodo positivo.
• Los condensadores eléctricos convencionales de doble capa tienen una mayor densidad de potencia que los pseudocapacitores actuales.
• El desarrollo de materiales pseudocapacitativos positivos de alta velocidad es crucial para avanzar en el rendimiento de los pseudocapacitores de células completas.

Objetivo del estudio:

• Informar sobre un nuevo polielectrolito conjugado en estado sólido para aplicaciones de pseudocapacitores de alta velocidad.
• Investigar el mecanismo de almacenamiento de carga y el rendimiento del polielectrolito como electrodo positivo.
• Para demostrar un pseudocapacitor de alto rendimiento de células completas utilizando este material.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de un polielectrolito conjugado en estado sólido.
• Fabricación y ensayo electroquímico del polielectrolito como electrodo positivo en una célula Swagelok.
• Montaje y evaluación de un pseudocapacitor de celda completa con un electrodo negativo Ti3C2Tx.

Principales resultados:

• El polielectrolito conjugado exhibe un almacenamiento de carga de alta velocidad a través de un mecanismo de desorción de iones.
• El electrodo mantiene una capacitancia del 70% a 100 A g-1 y muestra una excelente estabilidad de ciclo (100 000 ciclos).
• Un pseudocapacitor de celda completa logró 1,5 V, 160 mW de potencia de área cm-2 y 71 μWh de energía de área cm-2, con una operación de hasta 50 A g-1.

Conclusiones:

• El polielectrolito conjugado en estado sólido desarrollado supera las limitaciones de los materiales de electrodos positivos existentes.
• El pseudocapacitor demuestra una alta densidad de energía y potencia, adecuada para aplicaciones exigentes.
• El proceso de fabricación a base de agua sin aditivos mejora el potencial de almacenamiento de energía en chip y portátil.