Được phát triển bởi các nhà nghiên cứu Pint và Westover, các siêu tụ điện (supercapacitor) có thể nạp năng lượng cho điện thoại, thậm chí là xe hơi, thông qua năng lượng tích trữ bằng cách tập hợp các ion tích điện trên bề mặt của một vật liệu, thay vì tích trữ dựa trên phản ứng hóa học trong pin thông thường.
Siêu tụ điện bao gồm các phiến điện cực được làm từ silicon gồm nhiều lỗ có kích thước nano trên bề mặt. Sau đó, các phiến này được phủ một lớp bảo vệ graphene cấu tạo từ các nguyên tử cacbon .
Kẹp giữa hai phiến điện cực là lớp màng polymer đóng vai trò như hồ chứa các ion tích điện, tương tự như vai trò của chất điện phân trong pin thông thường. Khi các điện cực được ép với nhau, polymer chảy vào các lỗ nhỏ, và khi nguội nó sẽ rắn lại, tạo thành một liên kết cơ học cực kì mạnh mẽ.
Kết quả là, siêu tụ điện có thể sạc và xả chỉ trong vài phút thay vì vài giờ, cho phép hoạt động với chu kì hàng triệu lần, thay vì hàng ngàn lần như pin hiện nay.
Dung lượng siêu tụ điện ít hơn so với pin lithium-ion hiện nay 10 lần, nhưng chu kì phóng nạp có thể dài hơn một ngàn lần. Ngoài ra, siêu tụ điện mở ra một thế giới công nghệ mới, đặc biệt các công nghệ tại các cơ sở y tế, giải trí, du lịch và truyền thông vốn bị giới hạn bởi phích cắm và nguồn điện bên ngoài.
Bên cạnh đó, nhờ cấu trúc nhỏ và nhẹ của siêu tụ điện, các dòng điện thoại hiện nay có thể thiết kế mỏng hơn, gọn hơn bao giờ hết.
Trong một bài báo trên tạp chí Nano Letters, các nhà nghiên cứu Pint và Westover cho rằng siêu tụ điện với cấu trúc mới có thể lưu trữ và giải phóng điện tích trong trong điều kiện áp suất lên tới 44 psi và gia tốc rung động hơn 80g (1g tương đương 9,8065 m/s2). Áp suất này lớn hơn các tác động lên cánh tuabin trong một động cơ phản lực. Như vậy, cấu trúc bền vững của thiết bị cần nạp không ảnh hưởng khả năng lưu trữ năng lượng của nó. Ngoài ra, siêu tụ điện có thể tích trữ năng lượng nhiều hơn và hoạt động được ở điện áp cao.
Các kỹ sư đã treo một laptop nặng dưới siêu tụ để chứng minh sức mạnh của nó
Siêu tụ điện bao gồm các phiến điện cực được làm từ silicon gồm nhiều lỗ có kích thước nano trên bề mặt. Sau đó, các phiến này được phủ một lớp bảo vệ graphene cấu tạo từ các nguyên tử cacbon .
Kẹp giữa hai phiến điện cực là lớp màng polymer đóng vai trò như hồ chứa các ion tích điện, tương tự như vai trò của chất điện phân trong pin thông thường. Khi các điện cực được ép với nhau, polymer chảy vào các lỗ nhỏ, và khi nguội nó sẽ rắn lại, tạo thành một liên kết cơ học cực kì mạnh mẽ.
Kết quả là, siêu tụ điện có thể sạc và xả chỉ trong vài phút thay vì vài giờ, cho phép hoạt động với chu kì hàng triệu lần, thay vì hàng ngàn lần như pin hiện nay.
Dung lượng siêu tụ điện ít hơn so với pin lithium-ion hiện nay 10 lần, nhưng chu kì phóng nạp có thể dài hơn một ngàn lần. Ngoài ra, siêu tụ điện mở ra một thế giới công nghệ mới, đặc biệt các công nghệ tại các cơ sở y tế, giải trí, du lịch và truyền thông vốn bị giới hạn bởi phích cắm và nguồn điện bên ngoài.
Bên cạnh đó, nhờ cấu trúc nhỏ và nhẹ của siêu tụ điện, các dòng điện thoại hiện nay có thể thiết kế mỏng hơn, gọn hơn bao giờ hết.
Trong một bài báo trên tạp chí Nano Letters, các nhà nghiên cứu Pint và Westover cho rằng siêu tụ điện với cấu trúc mới có thể lưu trữ và giải phóng điện tích trong trong điều kiện áp suất lên tới 44 psi và gia tốc rung động hơn 80g (1g tương đương 9,8065 m/s2). Áp suất này lớn hơn các tác động lên cánh tuabin trong một động cơ phản lực. Như vậy, cấu trúc bền vững của thiết bị cần nạp không ảnh hưởng khả năng lưu trữ năng lượng của nó. Ngoài ra, siêu tụ điện có thể tích trữ năng lượng nhiều hơn và hoạt động được ở điện áp cao.
Các kỹ sư đã treo một laptop nặng dưới siêu tụ để chứng minh sức mạnh của nó
