Göteborgilaisen Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet menetelmän, joka mullistaa superkondensaattoreiden valmistamisen. Tekniikan avulla on mahdollista esimerkiksi kasvattaa sähköautojen akuston elinikä jopa nelinkertaiseksi.
Superkondensaattorit koostuvat kahdesta sähköjohtimesta, jotka on erotettu toisistaan eristekerroksella. Ne voivat varastoida sähköenergiaa ja niillä on monia myönteisiä ominaisuuksia verrattuna normaaliin akkuun, kuten paljon nopeampi lataus, tehokkaampi energian jakautuminen ja paljon pidempi käyttöikä ilman suorituskyvyn heikkenemistä lataus- ja purkaussykleissä.
Mutta käytännössä nykypäivän superkondensaattorit ovat liian suuria moniin sovelluksiin, joissa niistä voisi olla hyötyä. Niiden on oltava suunnilleen samankokoisia kuin akku, johon ne on kytketty, mikä on este niiden integroimiselle matkapuhelimiin tai sähköautoihin. Siksi suuri osa tämän päivän superkondensaattorien tutkimuksesta ja kehittämisestä on niiden pienentämistä – merkittävästi.
Kun superkondensaattori yhdistetään akun kanssa sähkökäyttöisessä tuotteessa, akun käyttöikää voidaan pidentää monta kertaa – kaupallisissa sähköajoneuvoissa jopa 4-kertaiseksi. Ja olipa kyse henkilökohtaisista elektronisista laitteista tai teollisista teknologioista, hyödyt loppukuluttajille voivat olla valtavat.
Chalmersin tutkijat ovat kehittäneet tekniikan valmistaa mikrosuperkondensaattoreita. Nämä laitteet ovat niin pieniä, että ne mahtuvat järjestelmäpiireihin, jotka ohjaavat erilaisia toimintoja matkapuhelimissa, tietokoneissa, sähkömoottoreissa ja lähes kaikessa nykyisessä elektroniikassa. Näitä ratkaisuja kutsutaan yleisesti järjestelmiksi sirulla (system-on-chip).
Yksi tärkeimmistä haasteista on se, että minisuperkonkat on valmistettava siten, että niistä tulee yhteensopivia järjestelmäpiirin muiden komponenttien kanssa ja ne voidaan helposti räätälöidä eri käyttöalueille. Chalmersin tutkijoiden tutkimus esittelee valmistusprosessia, jossa mikro-superkondensaattorit on integroitu yleisimpiin järjestelmäpiirien valmistustapaan eli CMOS-prosessiin.
Tutkijat käyttivät hyvin vakiintunutta spin coating -päällystysmenetelmää, jonka ansiosta laitteeseen voidaan valita erilaisia elektrodimateriaaleja. Tutkijat ovat lisäksi käyttäneet alkyyliamiiniketjuja pelkistetyssä grafeenioksidissa, millä on päästy parempaan lataus- ja tallennuskapasiteettiin.
Chalmersissa kehitettiin lisäksi menetelmä jopa kymmenestä eri materiaalista koostuvien mikrosuperkondensaattorin valmistamiseksi yhdessä yhtenäisessä valmistusprosessissa, jolloin ominaisuudet voidaan helposti räätälöidä useisiin eri loppukäyttökohteisiin.
Tutkimukseen voi tutustua täällä.
