Mikro superkondenzatori mogli bi revolucionirati način na koji koristimo baterije, produžujući njihov vijek trajanja i omogućujući njihovo ekstremno brzo punjenje. Stoga mnogi proizvođači, od onih koji proizvode pametne telefona do onih koji proizvode električne automobile, ulažu velika sredstva u istraživanje i razvoj tih elektroničkih komponenti.
Znanstvenici s Tehnološkog sveučilišta Chalmers u Švedskoj, sad su razvili metodu koja predstavlja novu razinu u načinu na koji se navedeni mikro superkondenzatori mogu proizvesti.
Kad se raspravlja o novim tehnologijama, lako je zaboraviti koliko je važna metoda proizvodnje, tako da se one zapravo mogu komercijalno proizvoditi i imati utjecaja u društvu. Ovdje smo razvili metode koje stvarno mogu funkcionirati u proizvodnji, kaže Agin Vyas, doktorant na Odjelu za mikrotehnologiju i nanoznanost na Tehnološkom sveučilištu Chalmers i glavni autor članka.
Superkondenzatori se sastoje od dva električna vodiča odvojena izolacijskim slojem. Mogu pohranjivati električnu energiju i imaju mnoga pozitivna svojstva u usporedbi s normalnom baterijom, kao što je puno brže punjenje, učinkovitija distribucija energije i mnogo duži životni vijek bez gubitka performansi, s obzirom na ciklus punjenja i pražnjenja.
Kad se superkondenzator kombinira s baterijom u proizvodu na električni pogon, vijek trajanja baterije može se višestruko produžiti, i do četiri puta kod komercijalnih električnih vozila. Bez obzira je li riječ o osobnim elektroničkim uređajima ili industrijskim tehnologijama, koristi za krajnjeg potrošača mogle bi biti ogromne.
Naravno, bilo bi vrlo zgodno moći brzo napuniti, na primjer, električni automobil ili ne morati mijenjati ili puniti baterije onoliko često kao što to trenutno činimo u našim pametnim telefonima. Ali to bi također predstavljalo veliku korist za okoliš i bilo bi puno održivije da baterije imaju duži vijek trajanja i da se ne moraju reciklirati u kompliciranim procesima, ističe Vyas.
Velik izazov
Ipak, u praksi su današnji superkondenzatori preveliki za mnoge primjene u kojima bi mogli biti korisni. Moraju biti otprilike iste veličine kao baterija na koju su spojeni, što je prepreka za njihovu integraciju u mobitele ili električne automobile. Stoga se veliki dio današnjeg istraživanja i razvoja superkondenzatora odnosi na njihovo značajno smanjenje.
Vyas i njegovi kolege su radili na razvoju 'mikro' superkondenzatora. Ti su mikro superkondenzatori toliko mali da se mogu uklopiti u sklopove sustava koji upravljaju raznim funkcijama u mobilnim telefonima, računalima, elektromotorima i gotovo cijeloj elektronici koju danas koristimo. Takvo rješenje se također naziva "sustav na čipu".
Jedan od najvažnijih izazova jest da minimalne jedinice moraju biti proizvedene na takav način da postanu kompatibilne s drugim komponentama u krugu sustava i da se lako mogu prilagoditi različitim područjima uporabe.
Rad švedskog tima pokazuje proizvodni proces u kojem su mikro superkondenzatori integrirani s najčešćim načinom proizvodnje sustava sklopova (poznatog kao CMOS).
Koristili smo metodu nanošenja tankog sloja na materijale poznatu kao spin coating, koja je temeljna tehnika u mnogim proizvodnim procesima. To nam omogućuje odabir različitih materijala elektroda. Također koristimo alkilaminske lance u reduciranom grafenskom oksidu, kako bismo pokazali kako to dovodi do većeg kapaciteta punjenja i pohrane energije, objašnjava Vyas.
Naša metoda se može podići na masovnu razinu i uključivala bi smanjene troškove proizvodnog procesa. To predstavlja veliki korak naprijed u proizvodnoj tehnologiji i važan korak prema praktičnoj primjeni mikro superkondenzatora u svakodnevnoj elektronici i industrijskim aplikacijama, ističe Vyas.
Također je razvijena metoda za proizvodnju mikro superkondenzatora s do deset različitih materijala u jednom objedinjenom proizvodnom procesu, što znači da se svojstva mogu lako prilagoditi za nekoliko različitih krajnjih primjena.
Izvor: EurekAlert
