Forscher entwickeln Graphen/MoS2-Mikro

Forscher des Indian Institute of Science haben ultramikroelektrochemische Kondensatoren mit zweidimensionalen (2D) Molybdändisulfid (MoS2) und graphenbasierten Elektroden entwickelt. Die Entwicklung birgt großes Potenzial für Wearables und implantierbare Elektronik sowie für Sensoren und Miniatur-„Smart“-Technologie.

Der Miniatur-Energiespeicher verwendet abwechselnd Graphenflocken und MoS2 in jeder Elektrode – der Kathode und der Anode. Als Elektrolyt wurde Gel verwendet, das die Integration von Mikro-Superkondensatoren in Chips ermöglicht. Dies wäre mit einem wasserlöslichen Elektrolyten schwierig, wenn nicht unmöglich. Der Kondensator zeigte eine Kapazität von 1,8 mF/cm2 für eine einschichtige Struktur (Graphen-MoS2). Die mehrschichtige Elektrodenstruktur, bestehend aus mehreren abwechselnden Schichten aus Graphen und Molybdändisulfid, erreichte eine 30-mal höhere Kapazität oder 54 μF/cm2.

Wie die Wissenschaftler in ihrer Arbeit erläutern, sind zweischichtige Materialien wie MoS2 Halbleiter und bilden tatsächlich pn-Übergänge (Transistorstrukturen). Durch die Mehrfachkontakte werden die Ionen zwischen den Elektrodenschichten verteilt und konzentrieren sich nicht ausschließlich an der Elektrolyt-Elektroden-Grenzfläche. Die Elektroden selbst werden zu Energiespeichern. Dies vervielfacht die Kapazität kleinster Superkondensatoren und verspricht ihnen gute Aussichten als Energiequelle für tragbare Elektronik.

Das Team betrachtet diese Studie als Benchmark-Entwicklung eines ultramikroelektrochemischen Kondensators für ultrahohe Ladungsspeicherfähigkeit.