Små superkondensatorer har potentialen att revolutionera sättet vi använder batterier på, dels genom att öka batteriernas livslängd, dels genom att sekundsnabb laddning. Med en ny tillverkningsmetod som utvecklats av forskare från Chalmers kommer vi ett steg närmare att få sådana små superkondensatorer på marknaden.
Metoden presenteras i en vetenskaplig artikel som publicerats i tidskriften i tidskriften Physica Status Solidi B.
– När man pratar om nya teknologier är det lätt att glömma bort hur viktig tillverkningsmetoden är för att de ska kunna produceras industriellt och komma samhället till nytta. Vi har utvecklat metoder som med säkerhet fungerar i verklig produktion, säger artikelns huvudförfattare Agin Vyas, doktorand vid institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap på Chalmers tekniska högskola, i ett pressmeddelande.
Superkondensatorer består av två elektriska ledare som skiljs åt av ett isolerande skikt. De kan lagra elektrisk energi och har många positiva egenskaper jämfört med ett vanligt batteri. Bland annat kan de laddas mycket snabbare, distribuera sin lagrade energi på ett effektivare sätt, samt laddas och laddas ur tusentals gånger utan att prestandan försämras.
När en superkondensator kombineras med ett batteri i en eldriven produkt, kan batteriets livslängd förlängas många gånger. Till exempel kan livslängden på batteriet i ett elfordon bli upp till fyra gånger längre.
Agin Vyas lyfter fram olika fördelar för slutkonsumenten.
–Dels är det praktiskt att kunna snabbladda exempelvis en elbil eller att inte behöva ladda eller byta batterier lika ofta i sin smartphone, dels innebär det stora vinster för miljö och hållbarhet när batterier inte behöver återvinnas i samma omfattning i komplicerade processer.
I praktiken är dock dagens superkondensatorer för stora för många användningsområden där de skulle kunna göra nytta. De behöver ha ungefär samma storlek som batteriet de är kopplade till, vilket är ett hinder för att integrera dem på mobiltelefoner eller elbilar.
Målet för Agin Vyas och hans kollegor är att utveckla mikrosuperkondensatorer, som är så små att de kan få plats på de systemkretsar, även kallade system-on-a-chip, som innehåller styrningen till flera olika sorters funktioner i mobiltelefoner, datorer, elmotorer och nästan all elektronik vi använder idag. I den nya artikeln presenterar Chalmersforskarna en tillverkningsmetod för mikrosuperkondensatorer.
– Genom att använda så kallad spinnbeläggning, som är en hörnsten i många tillverkningsprocesser, kan vi välja elektrodmaterial. Vi visar också att användning av alkylaminokedjor i reducerad grafenoxid leder till en högre laddnings- och lagringskapacitet, säger Agin Vyas.
– Vår metod går att skala upp och innebär reducerade kostnader för tillverkningsprocessen. Det är en stor produktionsteknisk framgång och ett viktigt steg mot praktisk användning av mikrosuperkondensatorer i både vardagselektronik och industriapplikationer.