Monash University ontwikkelde een supercondensator die de voordelen van batterijen en supercondensatoren samenbrengt. Snelle oplading én hoge capaciteit zijn nu eindelijk haalbaar.
Ingenieurs van Monash University in Australië hebben een doorbraak bereikt die de toekomst van energieopslag drastisch kan veranderen. Ze ontwikkelden een nieuw koolstofmateriaal voor supercondensatoren dat batterijachtige energiedichtheid combineert met extreem snelle ontlading en oplading. Dat is iets wat tot nu toe vrijwel onmogelijk was.
Volgens de studie, gepubliceerd in Nature Communications, kunnen deze supercondensatoren evenveel energie opslaan als een traditionele loodaccu, terwijl ze hun lading veel sneller kunnen vrijgeven dan conventionele batterijen. De technologie belooft een revolutie voor elektrische voertuigen, drones, consumentenelektronica én het elektriciteitsnet, waar zowel snelheid als capaciteit cruciaal zijn.
Hoge capaciteit én bliksemsnel laden
De sleutel tot deze doorbraak is een nieuw materiaal genaamd Multiscale Reduced Graphene Oxide (M-rGO). Grafeen, een laag koolstofatomen van slechts één atoom dik, staat bekend om zijn sterkte, elektrische geleidbaarheid en enorme oppervlak. Tot nu toe was echter slechts een klein deel van dat oppervlak effectief bruikbaar voor energieopslag.
Het team van Monash paste een techniek toe genaamd rapid thermal annealing. Door het materiaal op een gecontroleerde manier zeer snel te verhitten, ontstaan gekromde grafeenstructuren met nauwkeurige kanalen. Deze kanalen zorgen ervoor dat geladen deeltjes extreem snel kunnen bewegen, waardoor de supercondensator zowel veel energie kan opslaan als razendsnel kan afgeven.
Dr. Petar Jovanović, medeonderzoeker bij het ARC AM2D Hub, licht toe: “Volumetrische energiedichtheden bereiken tot 99,5 Wh/L in ionische vloeistof-elektrolyten, terwijl de vermogensdichtheid kan oplopen tot 69,2 kW/L. De apparaten laden snel en blijven stabiel over vele cycli.”
Het beste van twee werelden
Tot nu toe moesten ontwerpers kiezen tussen energiecapaciteit en snelheid: batterijen kunnen veel energie opslaan maar laden traag, terwijl conventionele supercondensatoren razendsnel opladen maar weinig energie vasthouden. Met M-rGO verdwijnt deze trade-off grotendeels.
Dit opent deuren voor toepassingen zoals elektrische voertuigen die in enkele minuten opgeladen kunnen worden, drones en robotica die hoge piekvermogens leveren zonder zware batterijen, consumentenelektronica die zowel lang meegaat als razendsnel oplaadt, en zelfs netstabilisatie, waarbij supercondensatoren piekbelastingen opvangen en energie terugleveren aan het elektriciteitsnet.
Schaalbare productie en commerciële vooruitgang
Een groot voordeel van deze ontdekking is dat M-rGO compatibel is met schalingsvriendelijke productiemethoden en wordt gemaakt van natuurlijk grafiet, een overvloedige grondstof. Dat betekent dat de technologie niet beperkt blijft tot laboratoriumexperimenten, maar daadwerkelijk grootschalig kan worden toegepast.
De Monash-spin-off Ionic Industries werkt al aan de commercialisatie. CTO Phillip Aitchison zegt: “We produceren commerciële hoeveelheden van dit grafeenmateriaal en werken samen met energieopslagpartners om het op de markt te brengen, vooral daar waar zowel hoge energie als snelle powerdelivery essentieel zijn.”
Een echte gamechanger
De doorbraak van M-rGO kan een gamechanger worden voor de overgang naar een laag-koolstof energievoorziening. Snelle, krachtige opslagapparaten verminderen de noodzaak voor grote batterijpakketten, verlagen de druk op het elektriciteitsnet en maken duurzame technologieën praktischer en efficiënter.
Kortom, we staan mogelijk aan de vooravond van een nieuwe generatie energieopslag: apparaten die opladen alsof het een supercondensator is, maar energie vasthouden alsof het een batterij is. De volgende stap is commercialisatie, en die lijkt dichterbij dan ooit.
