Oggi gli EDCL, i supercondesatori, sono considerati uno dei più importanti dispositivi di accumulo dell’energia.

I supercondensatori sono caratterizzati da densità di potenza elevata, ciclo di vita lungo ed efficienza superiore rispetto alle batterie agli ioni di litio. Sono nominati anche EDCL (condensatori elettrostatici a doppio strato), ossia batterie ricaricabili, in genere immagazzinano da 10 a 100 volte più energia per unità di volume o massa rispetto ai condensatori elettrolitici. Questi supercapacitori sono adatti per auto, autobus, treni, gru, ascensori. Altre unità minori vengono utilizzate per SRAM (memoria ad accesso casuale statico).

L’Istituto di Tecnica e Chimica Ambientale dell’Università di Jena (Germania) ha condotto uno studio interessante, raggiungendo una migliore comprensione dell’influenza degli ioni e del solvente utilizzato sulla formazione dei doppi strati elettrochimici, il meccanismo di auto-scarica e la dipendenza dalla temperatura degli EDCL .

Un sistema combinato a flussi bilanciati TG-IR-GCMS (hyphenated technique) è stato utilizzato, accoppiando una TGA con la spettroscopia IR e un GCMS, per studiare le finestre di tensione e la capacità di diversi tipi di batterie. Inoltre, attraverso la combinazione di questi tre strumenti per l’analisi dei gas evoluti (EGA), è stata valutata anche la stabilità della temperatura di decomposizione.

Lo studio tratta il comportamento degli EDLC (Supercondensatori) contenenti 4 diversi tipi di elettroliti basati su PC (Propilene Carbonato), BC (Butilene Carbonato) e altri sali1. Sono state prese in considerazione le proprietà chimico-fisiche di questi elettroliti e il loro impatto sulla tensione operativa. Successivamente, è stata effettuata l’auto-scarica dell’alta tensione e infine analizzato il comportamento termico con un’indagine preliminare sull’influenza della composizione elettrolitica sui processi di degradazione che si verificano negli EDLC ad alta tensione.

Le linee di trasferimento del TG-IR-GCMS (transfer lines) riscaldate fino a 280°C, veicolano i gas evoluti dalla TGA, all’FTIR e quindi al GCMS per le relative analisi. La combinazione di questi strumenti consente di comprendere al meglio la decomposizione degli elettroliti registrando costantemente le variazioni durante il periodo dell’esperimento termico.

Le valvole installate sul GCMS si attivano solamente nel momento in cui le principali perdite di peso vengono evidenziate sul termogramma (Software della TGA), consentendo di separare facilmente i frammenti di solvente e di sale sulla colonna e poterli rilevare facilmente nello spettrometro di massa (MS).

La costante alta sensibilità apportata con l’uso del sistema TG-IR-GCMS e lunghi programmi di campionamento e attività operative hanno portato a una facile comprensione di composti complessi e articolati. L’uso di elettroliti alternativi ha rivelato la realizzazione di EDLC più affidabili, altamente operativi e con buone prestazioni.

Le intenzioni future sono di scoprire le dinamiche dei processi di decomposizione, poiché si tratta di un settore in sviluppo con benefici per il futuro. I Supercondensatori e gli Ultracapacitori possono rappresentare un’alternativa efficace ai combustibili fossili.

Scopri di più su questa applicazione qui: “The impact of carbonate solvents on the self-discharge, thermal stability and performance retention of high voltage electrochemical double layer capacitors”

1 N-butil-N-metilpirrolidinio bis (trifluorometansolfonil) -imide (Pyr14TFSI) e tetraethylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (Et4NTFSI)