محققان آمریکایی موفق به ساخت الکترود جدید شدند که در آن از گرافن و فسفات وانادیل استفاده شده است. این گروه با این الکترود، شبه‌خازن جدید ساختند که رکورد بالاترین دانسیته انرژی را در میان شبه‌خازن‌ها کسب کرده است.
ثبت بالاترین دانسیته انرژی در شبه‌خازن مبتنی بر گرافن
پژوهشگران دانشگاه تگزاس با همکاری محققانی از دانشگاه علوم و فناوری چین موفق به ساخت الکترود مبتنی بر گرافن شدند. این الکترود از جنس فسفات وانادیل،VOPO4، است. این ماده در میان ورقه‌ای از گرافن پیچیده شده و به عنوان یک الکترود الکتروشیمیایی جدید عمل می‌کند. از این الکترود جدید می‌توان در تولید شبه‌خازن‌های حالت جامد لایه نازک انعطاف‌پذیر با عملکرد بالا استفاده کرد.
پژوهشگران با استفاده از این الکترود جدید خازنی ساختند که دارای ظرفیت ۸٫۴ mF/cm2 است، این خازن دانسیته انرژی و دانسیته توان ۱٫۷ mWh/cm2 و ۵٫۲ mW/cm2 است. این بالاترین رقمی است که در این حوزه تا کنون گزارش شده است.
نانومواد دو بعدی برای تولید ابرخازن‌های نازک و انعطاف‌پذیر بسیار ایده‌آل هستند. ساختار گرافن/فسفات وانادیل که توسط این گروه تحقیقاتی ایجاد شده کمتر از ۶ اتم ضخامت داشته و در محلول‌های آبی دارای پنجره کاری ۱ ولت است.
پژوهشگران برای تولید این الکترود، VOPO4 توده‌ای را درون محلول ۲-پروپانول دیسپرس کردند، سپس محلول را درون التراسونیک حاوی آب و یخ به مدت ۱۵ دقیقه قرار دادند تا لایه نازکی به ضخامت چند نانومتر از جنس VOPO4 ایجاد شود. پس از فیلتر کردن این محلول، نانوصفحه‌های تولید شده به راحتی قابل استفاده روی زیرلایه‌های مختلف هستند.
یو از محققان این پروژه می‌گوید ما با استفاده از این ساختار، شبه‌خازن لایه نازک انعطاف‌پذیر روی بستری از پلیمر PET پوشش‌داده شده با طلا تولید کردیم. در این شبه‌خازن، هیبرید VOPO4/گرافن به عنوان “الکترود کار” عمل می‌کند. در این شبه‌خازن، الکترون‌ها با سرعت بسیار بالایی می‌تواند حرکت کنند. نتایج تست‌های انجام شده روی این شبه‌خازن نشان داد که ظرفیت ویژه آن ۸٫۴ mF/cm2 بوده و ولتاژ ردوکس آن در حدود یک ولت است این شبه خازن، این ظرفیت ویژه و ولتاژ را تا ۲۰۰۰ بار شارژ/دشارژ حفظ می‌کند. این الکترود بسیار انعطاف‌پذیر بوده و بعد از صدها بار تا شدن دچار ترک یا شکستگی نمی‌شود. تمام این ویژگی‌ها موجب شده تا رکورد بالاترین دانسیته انرژی و توان را در میان شبه‌خازن‌ها بدست آورد.
این شبه‌خازن برای تولید ادوات ذخیره انرژی در ادوات همراه نظیر تلفن همراه بسیار مناسب است. این گروه تحقیقاتی در حال حاضر روی مواد دو بعدی دیگری کار می‌کنند تا از آنها نیز در تولید شبه‌خازن‌ها استفاده کنند.
