Los papeles 3D 3D de alta calidad se lograron a través de la simulación de dinámica molecular de reacción y optimización de parámetros del proceso. Al emplear la técnica de integración de apilamiento de supercondensadores en tándem, supercondensadores de filmes delgados (TFSC) basados en papeles de grafeno sin separadores (3.8 cm³), se puede fabricar un voltaje de hasta 200 V y un alto rendimiento. Crédito: International Journal of Extreme Manufacturing (2025). Doi: 10.1088/2631-7990/add227
Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Guangdong han desarrollado un nuevo método para construir dispositivos de almacenamiento de energía potentes y compactos, calificados de supercondensadores de película delgada (TFSC), sin usar piezas metálicas o separadores tradicionales. Su pequeño dispositivo de 3.8 cm³ es incluso capaz de emitir 200 voltios, lo suficiente para ligera 100 LED durante 30 segundos o una bombilla de 3 vatios durante 7 segundos.
El método, detallado en un artículo publicado En el International Journal of Extreme Manufacturing, podría ayudar a potenciar dispositivos microelectrónicos de próxima generación, especialmente aquellos utilizados en entornos duros o limitados por el espacio.
En el corazón de la tecnología hay un proceso láser simple pero efectivo. Los investigadores utilizaron un láser Co₂ para transformar hojas de papel comercial de poliimida (PI) en grafeno 3D, un excelente material para almacenar y realizar electricidad. Este papel de grafeno juega múltiples roles: actúa como el electrodo de almacenamiento de energía, el conector eléctrico y el soporte estructural, todo a la vez.
“Los supercondensadores tradicionales dependen de componentes de metal voluminosos y cableado complejo para conectar muchas células”, dijo el profesor Huilong Liu, autor correspondiente en el documento y profesor asociado en el laboratorio estatal de GDUT del laboratorio clave de tecnología y equipos de fabricación electrónica de precisión. “Nuestro método simplifica los materiales y el diseño al tiempo que aún logran un alto voltaje y un rendimiento estable”.
Los investigadores estudiaron cuidadosamente cómo los parámetros láser, como la densidad de exploración, la potencia y la velocidad, afectan la estructura y conductividad del grafeno. Con estas optimizaciones, pudieron producir constantemente láminas de grafeno con baja resistencia eléctrica y fuertes propiedades electroquímicas.
En el nuevo diseño, el electrolito de hidrogel se duplica como un separador, y el papel PI en sí define la forma de cada celda. Las capas de grafeno autoportantes permiten que todos los componentes se apilen con fuerza, haciendo que el dispositivo sea compacto sin sacrificar el rendimiento. Es importante destacar que todos los TFSC, desde una sola celda hasta la pila completa de 160 células, mostraron un rendimiento constante.
“La mayor ventaja es que no necesitamos coleccionistas de corriente de metal o conectores externos”, dijo el coautor profesor Yun Chen. “Al eliminar los materiales innecesarios y simplificar el ensamblaje, podemos escalar a salidas de alto voltaje mientras mantiene el dispositivo ultra compacto”.
El equipo planea continuar mejorando la densidad de energía y el rango de voltaje de estos dispositivos. Esperan que la tecnología pueda algún día alimentar sensores portátiles, electrónica flexible y otros sistemas a pequeña escala que necesitan energía confiable en condiciones duras o limitadas del espacio.
Más información: Huilong Liu et al, supercondensadores de filmes delgados en tándem en tándem en papel de grafeno 3D con salida integrada de 200 V, International Journal of Extreme Manufacturing (2025). Dos: 10.1088/2631-7990/add227
Proporcionado por International Journal of Extreme Manufacturing
Cita: la pila de supercapacentes sin metal entrega 200 voltios de solo 3.8 cm³ (2025, 23 de julio) Recuperado el 23 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-metal libre-supercapacitor-stack-voltss.html
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