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Batterie super-performanti grazie all’innovativo procedimento rGo

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Il nome del metodo usato per la creazione di superconduttori ultra-efficienti è quasi impronunciabile – alkyl-amino functionalized reduced-graphene-oxide–heptadecan-9-amine – ma stando ai ricercatori della Chalmers University of Technology la tecnologia apre scenari positivi per le batterie

Immaginate se le batterie che utilizziamo, oltre che nei più svariati dispositivi elettronici, anche per accumulare l’energia degli impianti fotovoltaici e delle auto elettriche, diventassero super performanti.

Quindi più durevoli, con tempi di ricarica ridotti e una vita di prodotto più lunga: pensate ai vantaggi per l’ambiente e per la riduzione dell’inquinamento. Soprattutto se, grazie alla miniaturizzazione raggiunta in elettronica, i circuiti integrati possono offrire un sistema di alimentazione a stato solido on-chip.

I micro-supercapacitori (Msc), infatti, per la loro lunga durata e la fabbricazione compatibile con i semiconduttori a ossido di metallo complementari (Cmos), possono diventare un potenziale accumulatore di energia on-chip e rivoluzionare il mondo delle batterie, con indubbi vantaggi generali.

I supercondensatori sono composti da due conduttori elettrici separati da uno strato isolante. Possono immagazzinare energia elettrica e hanno molte proprietà positive rispetto a una normale batteria, come una ricarica molto più rapida, una distribuzione dell’energia più efficiente e una durata di vita molto maggiore senza perdita di prestazioni, per quanto riguarda il ciclo di carica e scarica.

Quando un supercapacitore è combinato con una batteria in un prodotto alimentato elettricamente, la durata della batteria può essere estesa molte volte, fino a 4 volte per i veicoli elettrici commerciali.

E sia per i dispositivi elettronici personali che per le tecnologie industriali, i benefici per il consumatore finale potrebbero essere enormi, tanto che i produttori di elettronica stanno già investendo molto nella ricerca e nello sviluppo di questi componenti elettronici.

Dai ricercatori della Chalmers University of Technology, in Svezia, arriva la notizia di un nuovo metodo produttivo per i supercapacitori. Finora, infatti, il difetto pincipale dei micro-supercapacitori risiede nello spessore insufficiente dei loro elettrodi che, quindi, non permettono di accumulare elevate densità di energia.

La novità del procedimento rGo (alkyl-amino functionalized reduced-graphene-oxide–heptadecan-9-amine) della Chalmers è che permette di realizzare micro-supercapacitatori con un maggiore spessore dell’elettrodo, elevata capacità e minore resistenza in serie rispetto a quelli tradizionali.

La produzione dei micro-superconduttori è la grande sfida

In pratica, i supercapacitori di oggi sono troppo grandi per molte applicazioni in cui potrebbero essere utili. Devono avere circa le stesse dimensioni della batteria a cui sono collegati, il che è un ostacolo alla loro integrazione nei telefoni cellulari o nelle auto elettriche.

Pertanto, gran parte della ricerca e dello sviluppo dei supercondensatori di oggi consiste nel renderli più piccoli – in modo significativo. Alla Chalmers University, Agin Vyas del dipartimento di Microtecnologia e Nanoscienze, insieme ai colleghi ha lavorato allo sviluppo di supercondensatori micro.

Questi sono così piccoli che possono adattarsi ai circuiti di sistema che controllano varie funzioni nei telefoni cellulari, computer, motori elettrici e quasi tutta l’elettronica che usiamo oggi. Questa soluzione è chiamata anche system-on-a-chip.

Una delle sfide più importanti è che le unità minime devono essere fabbricate in modo tale da diventare compatibili con altri componenti in un circuito di sistema e possono essere facilmente adattate a diverse aree di utilizzo.

Abbiamo usato un metodo noto come spin coating, una tecnica fondamentale in molti processi di fabbricazione. Questo ci permette di scegliere diversi materiali elettrodici. Usiamo anche catene di alchilamine nell’ossido di grafene ridotto, per mostrare come questo porta a una maggiore capacità di carica e di stoccaggio” spiega Agin Vyas.

Il nostro metodo è scalabile e comporterebbe costi ridotti per il processo di produzione. Rappresenta un grande passo avanti nella tecnologia di produzione e un passo importante verso l’applicazione pratica dei micro-supercondensatori sia nell’elettronica quotidiana che nelle applicazioni industriali” conclude il ricercatore.

Crediti immagine: Depositphotos

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