Penyimpanan Energi Generasi Baru Berdasarkan Reaksi 'Kimia Klik'

"Beberapa polimer komersial dan yang dihasilkan laboratorium dikenal karena sifat dielektriknya, tetapi polisulfat belum pernah dipertimbangkan. Perkawinan antara polisulfat dan dielektrik adalah salah satu hal baru di sini," kata He Li, peneliti pascadoktoral di Molecular Foundry dan Divisi Ilmu Material di Berkeley Lab, dan penulis utama studi itu.

Kinerja dan Potensi

Terinspirasi oleh sifat dielektrik dasar luar biasa yang ditawarkan oleh polisulfat, para peneliti memasukkan lapisan aluminium oksida (Al2O3) yang sangat tipis ke dalam lapisan tipis bahan tersebut. Hal ini dimaksudkan untuk merekayasa perangkat kapasitor dengan kinerja penyimpanan energi yang ditingkatkan.

Dari tindakan itu mereka menemukan bahwa kapasitor yang dibuat menunjukkan fleksibilitas mekanis yang sangat baik, tahan terhadap medan listrik lebih dari 750 juta volt per meter. Yang mengejutkan lagi dapat bekerja secara efisien pada suhu hingga 150 derajat Celsius, yang menjadi tantangan bagi teknologi kapasitor generasi sebelumnya.

Sebagai perbandingan, kapasitor polimer komersial patokan saat ini hanya berfungsi andal pada suhu di bawah 120 derajat Celsius. Di atas suhu tersebut, mereka hanya mampu menahan medan listrik yang lebih kecil dari 500 juta volt per meter, dan efisiensi energinya turun drastis hingga lebih dari setengahnya.

Pekerjaan ini membuka peluang untuk mengeksplorasi material yang kuat dan berperforma tinggi untuk penyimpanan energi. "Kami telah memberi wawasan mendalam tentang mekanisme dasar yang berkontribusi pada kinerja material yang luar biasa ini," kata Wu.

Polimer mencapai keseimbangan sifat listrik, termal, dan mekanik, kemungkinan besar disebabkan oleh ikatan sulfat yang disebabkan oleh reaksi kimia klik. Karena kimia modular mengakomodasi keragaman struktural dan skalabilitas yang luar biasa, jalur yang sama dapat menawarkan jalur yang layak menuju polimer baru dengan kinerja lebih tinggi yang memenuhi kondisi operasional yang lebih menuntut.

Polisulfat ini adalah pesaing kuat untuk menjadi dielektrik polimer baru yang canggih. Ketika para ilmuwan mengatasi hambatan dalam proses manufaktur skala besar untuk bahan film tipis, perangkat ini dapat meningkatkan efisiensi energi sistem tenaga terintegrasi pada kendaraan listrik dan meningkatkan keandalan operasionalnya. hay/I-1