MiStorE

Dispozitiv miniaturizat hibrid de stocare a energiei pentru electronica portabila

 

Finantat de:

Acasa Obiective Rezultate Diseminare
¤ Rezultatele proiectului
 

REZULTATE PRELIMINARE

Etapa 1/2017. Realizare structuri microsupercapacitori pe baza de ansambluri GODs-MoS2 (decembrie 2017)

In cadrul acestei etape au fost proiectati si fabricati micro-supercapacitori planari, pe substrat flexibil, utilizand ansambluri nanocompozite pe baza de materiale cu structura de tip grafenic

Astfel, pentru obtinerea unor ansambluri noi pe baza de materiale cu structura de tip grafenic, un prim pas a fost obtinerea de doturi cuantice de grafena (GQDs) pe baza reactiei de piroliza a unei solutii apoase in camp de microunde - sinteza asistată cu microunde (MAH) - folosind ca precursori diferite surse de carbon precum zaharidele.

In afara de fabricarea unor doturi de grafena auto-pasivate (a-GQDs), sinteza de tip MAH a permis modificarea nanoparticulelor grafenice, doparea/functionalizarea controlata prin simpla adaugare a unor co-reactivi/polimeri in timpul sintezei chimice.

Astfel, s-au facut adaugat hidroclorura de D-(+)Glucozamina (GQDs-TrisII), polietilenglicol (GQDs-PEG) si respectiv polietilenimina (GQDs-PEI), obtinandu-se GQDs cu diametre de aproximativ 4-5 nm in toate cele 4 variante de sinteza, dar cu proprietati optice si electrice diferite. Pe baza masuratorilor electrochimice de voltametrie ciclica si analizelor optice (spectroscopie de fluorescenta si absorbtie UV-Vis) s-a realizat structura electronica de benzi a doturilor cuantice fabricate, asa cum se observa in Fig. 1:


Fig. 1
Structura electronica de benzi ale diferitelor tipuri de GQDs fabricate determinata prin masuratori electrochimice

In plus, s-a proiectat o structura planara de microsupercapacitor si s-a realizat experimental utilizand ansambluri nanocompozite pe baza doturilor de grafena sintetizate. Pentru realizarea MSC pornind de la modificarea electrozilor interdigitati s-a utilizat metoda drop coating. Astfel un volum de 4 µL dintr-o solutie de GQDs si MoS2, cat si dintr-un amestec al acestora (raportul fiind mentinut 1:1 (v/v)) a fost depus pe suprafata electrozilor si lasat sa se evapore. Ulterior contactul a fost obtinut prin adaugarea de electrolit (200 µL) astfel incat sa fie acoperit intregul electrod. In figura 2 sunt prezentate structurile MSC-IDE experimentale:
  Fig. 2 Structuri flexibile MSC-IDE experimentale

In figura 3 sunt prezentate rezultatelor testelor de incarcare/descarcare pentru cele trei MSC hibride obtinute la un curent aplicat de 10-4 A.

Se observa clar ca, fata de sistemele individuale in care ciclul de incarcare/descarcare este foarte rapid, sistemul compozit prezinta o imbunatatire semnificativa, doturile de grafena fiind cele care dicteaza comportarea ansamblului.

 

Fig. 3: Curbe incarcare/descarcare inregistrate pentru dispozitivele pe baza de ansamblu hibrid material activ / electrolit obtinute la un curent aplicat de 1E-4.

Aceste rezultate preliminare demonsteaza potentialul doturilor de grafena si reprezinta un punct important de plecare in obtinerea unei tehnologii de fabricare a micro supercapacitorilor pe baza de materiale 0D / 2D si respectiv ansambluri pe baza lor. In etapa urmatoare se vor testa pe de o parte raspunsurile ansamblurilor hibride pe electrozi interdigitati si se vor pune la punct si tehnologiile de fabricatie a micro supercapacitorilor asimetrici.


¤ Proiect coordonat de:

Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Microtehnologie- IMT Bucuresti
http://www.imt.ro/

 

¤ Proiect in parteneriat cu: [mai multe detalii]

  • Universitatea Politehnica din Bucuresti, Centrul de Optoelectronică de Cercetare
  • SC DDS Diagnostic SRL
  • S.C. Romelgen SRL
  • S.C. Telemedica SRL
Informatii generale   Contact
Proiect finantat in cadrul Programului Parteneriate in domenii de Cercetare Prioritate, Cercetare Proiecte Colaborative de Cercetare Aplicativa PN-II-PT-PCCA-2013-4.
Contract Nr. 11/2014.
 

Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Microtehnologie- IMT Bucuresti
Director de proiect: Dr. Nicolae Marin
E-mail: nicolae[dot]marin[at]imt[dot]ro
Tel:  +40-21-269.07.70; +40-21-269.07.74;
Fax: +40-21-269.07.72; +40-21-269.07.76;
Website: www.imt.ro

Copyright © 2014 Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Microtehnologie-IMT Bucuresti. Toate drepturile rezervate.