Il Centro di ricerca tecnica VTT della Finlandia ha sviluppato un accumulo di energia di piccole dimensioni estremamente efficiente, un micro-supercondensatore, che può essere integrato direttamente all'interno di un chip di microcircuito in silicio. L'elevata energia e densità di potenza dell'accumulo di energia miniaturizzato si basa sul nuovo nanomateriale ibrido sviluppato di recente presso VTT. Questa tecnologia apre nuove possibilità per i dispositivi mobili integrati e apre la strada a dispositivi autonomi a potenza zero necessari per il futuro Internet of Things (IoT).
I supercondensatori assomigliano alle batterie elettrochimiche. Però, a differenza, ad esempio, delle batterie agli ioni di litio dei telefoni cellulari, che utilizzano reazioni chimiche per immagazzinare energia, i supercondensatori immagazzinano principalmente energia elettrostatica che è legata all'interfaccia tra elettrodi liquidi e solidi. Analogamente alle batterie, i supercondensatori sono in genere dispositivi discreti con un'ampia varietà di casi d'uso, dai piccoli gadget elettronici ai grandi accumulatori di energia dei veicoli elettrici.
L'energia e la densità di potenza di un supercondensatore dipendono dall'area superficiale e dalla conduttività degli elettrodi solidi. Il gruppo di ricerca di VTT ha sviluppato un elettrodo nanomateriale ibrido, che consiste in silicio poroso rivestito con uno strato di nitruro di titanio dello spessore di pochi nanometri mediante deposizione di strato atomico (ALD). Questo approccio porta a una superficie conduttiva da record in un piccolo volume. L'inclusione di liquido ionico in un micro canale formato tra due elettrodi ibridi determina un accumulo di energia estremamente piccolo ed efficiente.
Il nuovo supercondensatore ha prestazioni eccellenti. Per la prima volta, il micro-supercondensatore a base di silicio compete con i principali dispositivi a base di carbonio e grafene al potere, energia e durata.
I micro-supercondensatori possono essere integrati direttamente con dispositivi microelettronici attivi per immagazzinare energia elettrica generata da differenti raccoglitori di energia luminosa e vibrante e per fornire l'energia elettrica quando necessario. Questo è importante per le reti di sensori autonome, l'elettronica indossabile e l'elettronica mobile dell'IoT.
Il gruppo di ricerca di VTT porta l'integrazione all'estremo integrando il nuovo micro-supercondensatore di accumulo di energia in nanomateriali direttamente all'interno di un chip di silicio. La comprovata tecnologia del supercondensatore in-chip consente di immagazzinare energia fino a 0,2 joule e un'impressionante generazione di potenza di 2 watt su un chip di silicio di un centimetro quadrato. Allo stesso tempo lascia la superficie del chip disponibile per microcircuiti e sensori integrati attivi.
