Ny metod kan öka batteriers livslängd och laddningshastighet
Små superkondensatorer kan enligt Chalmers ”revolutionera” sättet vi använder batterier på genom att öka deras livslängd och möjliggöra sekundsnabb laddning. Nu meddelas forskare vid lärosätet ha utvecklat en metod som innebär ett genombrott för hur sådana superkondensatorer kan produceras.
När en superkondensator kombineras med ett batteri i en eldriven produkt, kan batteriets livslängd förlängas många gånger, skriver man i ett pressmeddelande. Till exempel kan livslängden på batteriet i ett elfordon bli upp till fyra gånger längre.
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, säger artikelns huvudförfattare Agin Vyas, doktorand vid institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap på Chalmers tekniska högskola, i pressmeddelandet.
Dagens superkondensatorer uppges i praktiken vara 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. Därför handlar en stor del av dagens forskning och utveckling av superkondensatorer om att göra dem mindre. Betydligt mindre.
Målet för Agin Vyas och hans kollegor är att utveckla mikrosuperkondensatorer. De 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.
En av de viktigaste utmaningarna på vägen mot att utveckla mikrosuperkondensatorer, menar man, är att hitta praktiska metoder för tillverkning. De minimala enheterna behöver tillverkas på ett sådant sätt att de dels blir kompatibla med övriga komponenter i en systemkrets, dels enkelt kan skräddarsys för olika användningsområden.
I den vetenskapliga artikeln uppges forskarna demonstrera en tillverkningsprocess där mikrosuperkondensatorer integreras med det vanligaste sättet att tillverka systemkretsar. Man har också utvecklat en metod för att producera mikrosuperkondensatorer i upp till tio olika material i en och samma tillverkningsprocess, vilket i sin tur innebär att egenskaper kan skräddarsys för att passa flera olika slutapplikationer.
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, och fortsätter:
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.
