Berkeley-onderzoekers ontwikkelen accu-alternatief

Dankzij een aan het Berkeley Lab ontwikkelde techniek kunnen micro-condensators met een hoge capaciteit in de toekomst in elektronica worden geïntegreerd. De condensators kunnen als chips worden geproduceerd.

Het procedé dat John Chmiola van het Lawrence Berkeley National Laboratory samen met zijn collega's heeft ontwikkeld, moet de integratie van supercondensators in elektronica als energiebron mogelijk maken. Daarmee zouden de gebruikers van energie en de leveranciers ervan in één stap worden geproduceerd. Chmiola denkt daarbij aan een geïntegreerde energievoorziening voor micro-electromechanical systems, of mems. Niet alleen zou dat een efficëntere lay-out voor elektronica betekenen, ook zou redundantie in de stroomvoorziening eenvoudig kunnen worden ingebouwd.

Bovendien claimt het Berkeley-team dat de minuscule supercondensators die volgens hun productiemethode worden gemaakt tweemaal zoveel energie kunnen opslaan als huidige condensators. Zij etsten elektrodes van een aaneengesloten koolstoffilm op een ondergrond van titaancarbide. Dit metaal laat zich op ongeveer dezelfde temperaturen verwerken als halfgeleiders, wat de productie eenvoudiger maakt dan bij voorgaande generaties supercondensators het geval was.

In samenwerking met micro-batterijen zouden de micro-supercondensators voor betere prestaties en een langere levensduur van de elektronica moeten zorgen. De condensators zijn ongevoelig voor laad- en ontlaadcycli die de levensduur van conventionele, oplaadbare batterijen verkorten. Toekomstige ontwikkelingen moeten de productie van de condensators verder gelijktrekken met mems-productie en de energie-inhoud verder verhogen. Ook moeten de beschikbare spanningen met behulp van variaties in het gebruikte elektrolyt naar wens worden aangepast.

Reacties (33)

[Anthracite]

Wat een onzin. Dit is geen alternatief voor accu's. Zelfs als de huidige generatie supercondensatoren (energiedichtheid van 3-5 W·h/kg) een factor tien verbeterd wordt, dan halen ze het nog niet bij een Li-ion accu (energiedichtheid 150-250 W·h/kg).

[MSalters]

Klopt helemaal. Maar erger nog: realiseer je dat energiedichtheid per kilogram is. Deze condensatoren wegen circa 0,1 microgram, gezien de dikte. We hebben het dus over microjoules aan energie.

[Menesis]

condensatoren kun je snel laden en ontladen, supersnel opladen van electronische apparatuur wordt hiermee dus ook mogelijk?
Zolang je stoppen het houden en de boel niet te heet wordt

[Reactie gewijzigd door Menesis op 26 juli 2024 07:30]

[XanderDrake]

Inderdaad, het opladen is niet langer een chemisch proces zoals in NiMH of Li-ion accus. Het zijn zeg maar dezelfde condensatoren die zitten op je moederbord (daar hoef je ook niet op te wachten voordat je pc is opgestart ), maar dan gebouwd om meer elektriciteit juist langer vast te houden, en daarna geleidelijk weer los te laten.

Condensatoren hebben ook nog andere voordelen, tegenover andere accu-vervangers. De grootste is volgens mij mogelijkheid tot snelle massaproductie. De rest van de accu alternatieven zitten nog half in de R&D fase, laat staan productie.

Kom op jongens, verlos ons van die dure en slijtende zuurbakken die accu's worden genoemd

[neoeldex]

Dit is een nieuwe techniek om condensatoren op een chip te maken, Ik vraag me af of dit ooit goedkoop genoeg wordt voor accutechnologie,
Het is namelijk nog relatief duur om wafers te produceren,
ter vergelijking: een geheugenreepje is ook nog redelijk duur, en dat is waarschijnlijk niet genoeg om een auto op te laten rijden

[conradm]

Volgens mij wordt een groot deel van de geheugenprijs ook bepaald door de ontwikkelkosten. als we op deze mannier accu's gaan maken zal dit in zulke grote aantallen gebeuren dat deze kosten verwaarloosbaar zijn.

[TeGek]

Ik geloof inderdaad dat dit 1 van de voordelen zou kunnen zijn, Samen met de verlengde levensduur tegenover conventionele Lion accus, Misschien komt het wel op een punt dat opladen van een laptop enkele minuten duurt ipv uren

[IJsbeer]

Ik denk dat ze een veel grotere markt aan auto-accu's kunnen hebben. Met de huidige modellen duurt het lang (uren) voordat ze aardig vol zijn, wat een nadeel is. Even tanken is er dus niet bij.
Met deze technologie zou dat dus aanzienlijk verkort kunnen worden.
Wel jammer dat er niets staat over wanneer ze verwachten productierijp te zijn en of deze technologie uberhaupt in massaproductie te nemen is.
/edit: Tevens staat er niets over lekstromen (dus 'leeglopen'), dat is een probleem waar condensatoren veel last van hebben.

[Reactie gewijzigd door IJsbeer op 26 juli 2024 07:30]

[87Vortex87]

Inderdaad, het is zeer aantrekkelijk om deze techniek door te ontwikkelen naar de auto-industrie en de telecom-industrie.

Als ik het goed heb worden de elektronen opgeslagen op het oppervlak van de condensator en kunnen daarom zo snel ontladen. Daarmee is de capaciteit beperkt tot het oppervlak van de condensator.
Als men nu nano-tubes laat groeien op het oppervlak van deze condensators, als een soort haren, kan het oppervlakte met een factor 100 worden vergroot of zelfs meer. Daarmee wordt de capaciteit sterk verhoogd en behoudt men de voordelen van de condensator.

Waarom heeft men deze technologie nog niet geïntegreerd?

Edit: @hieronder: mail verstuurd

[Reactie gewijzigd door 87Vortex87 op 26 juli 2024 07:30]

[xAn52]

Omdat ze daar zelf niet aan gedacht hebben? Bel of mail 'm even. http://eetd.lbl.gov/staff/chmiola-j.html Wie weet

[Verwijderd]

Ik denk dat het een zeer dure grap zal zijn om auto accu's uit deze techniek te produceren. Verder wordt geen vergelijking getrokken qua capaciteit t.o.v. een chemische accu.

[pverijke]

Dat heeft men al wel uitgevonden hoor.
http://www.pi4raz.nl/inde...ask=view&id=184&Itemid=43
en lees ook even dit artikel:
http://www.olino.org/articles/2006/10/11/supercondensator

[_Thanatos_]

Het zou eem milieuvriendelijk alternatief voor accu's in *nieuwe* auto's kunnen betekenen, maar ik zou zeker niet alle oude accu's gaan vervangen. Te eerste is een lege accu een grensgeval, want het betekent ofwel dat de accu verseleten raakt, ofwel dat je em onbedoeld leeggetrokken hebt. Het tweede belangrijke punt is natuurlijk, waar moet je met het accuzuur heen dat overblijft nadat je al die accu's vervangen hebt.

[YopY]

Ik geloof inderdaad dat dit 1 van de voordelen zou kunnen zijn, Samen met de verlengde levensduur tegenover conventionele Lion accus, Misschien komt het wel op een punt dat opladen van een laptop enkele minuten duurt ipv uren

Maar, en dit komt niet naar voren in het artikel, zijn de twee technologieën wel vergelijkbaar qua capaciteit?

[cdwave]

Het artikel meldt al dat "Batteries store electrical energy in the form of chemical reactants and generally display even higher energy storage densities than supercapacitors".

Dus nee, voorlopig zijn chemische accu's nog stukken beter in opslag per gram materiaal.

Overigens kan zo'n supercondensator wel helpen om de levensduur van de accu te verlengen, door de piekbelasting te verminderen bijvoorbeeld zodat een hogere interne weerstand van de chemische accu kan worden getolereerd.

De huidige stand zou misschien toepasbaar zijn in horloges en sensors.

[Verwijderd]

Het grote nadeel blijft dat de energie dichtheid veel te klein is. Ook als de capaciteit verdubbeld wordt.

Is leuk om je nvram (bios settings) of je RTC op spanning te houden of je kinetisch horloge van spanning blijven voorzien als dit niet gedragen wordt voor een korte tijd.. Maar dat is het dan zo'n beetje.

Zoals ze zelf aangeven.

Chmiola denkt daarbij aan een geïntegreerde energievoorziening voor micro-electromechanical systems, of mems. Niet alleen zou dat een efficëntere lay-out voor elektronica betekenen, ook zou redundantie in de stroomvoorziening eenvoudig kunnen worden ingebouwd.

[scorpionv]

Wow, dat is een mooie ontwikkeling. Gewoon een condensator in plaats van accu's!

Weg met die dure / explosiegevaarlijke / milieuvervuilende / lithiumschaarse accu's! Is dit alleen geschikt voor laagspanning, of kunnen we de Toyota Prius 7 met deze techniek verwachten? Kofferbak vol printplaatjes en rijden maar

[wacco]

Van dat explosiegevaarlijke ben je voorlopig nog niet af. Condensatoren kunnen redelijk hard uit elkaar klappen als er teveel spanning over komt te staan. Zie een voorbeeldje op youtube waar ze een paar kleintjes laten klappen.

[Mijzelf]

Dat zijn elco's. Plaatcondensatoren (waar het hier over gaat) zijn veel minder riskant.

[wacco]

Het enige verschil tussen een condensator en een elco is dat een van de platen een vloeistof gebruikt in de laatste. Daarom kunnen ze ook 'lekken'. Zodra je er een hogere spanning overheen gooit knallen ze allemaal. Een elco daarentegen knalt ook al als je de spanning er verkeerd om op zet, omdat die vloeistof altijd de cathode moet zijn.

Condensatoren lijken daarom minder riskant, omdat het minder snel fout kan gaan en ze over het algemeen ook een lagere capaciteit hebben dus minder hard kunnen knallen. Maar zodra we het over supercondensatoren gaan hebben is dat niet meer het geval.

[_Thanatos_]

Alles gaat kapot van een te hoge spanning, dus want is nou precies het nadeel?

[Verwijderd]

door een mechanisch mankement (als gevolg van een fabricagefout, of van een harde klap) kunnen ze ook klappen

[Verwijderd]

Gewoon een condensator in plaats van accu's!

Wou je die condensators meenemen in een aanhanger of zo ?
Of auto's vier keer zo groot maken?

[johnkeates]

Lijkt me lastig als je ingebouwde micro condensatoren dood gaan.. Hoe wil je die in je chip vervangen?

[Clavius]

De condensators zijn ongevoelig voor laad- en ontlaadcycli die de levensduur van conventionele, oplaadbare batterijen verkorten.

[Verwijderd]

Die condensatoren gaan net zo lang mee dan de rest van de elektronica.

Is eigenlijk het zelfde issue als flash (zijn ook condensatoren). Wat doe je met flash met defecte cellen?

[YopY]

Niet? Gewoon een nieuw apparaat kopen. Wat doe je nu als een condensator dood gaat?

[Robbaman]

Ik zie alleen niet echt hoeveel ze bedoelen als ze praten over 'grote capaciteit'. Het had prettig geweest als er een vergelijking in stond tov Li-Ion op basis van energie/kg of iets dergelijks.

Nu weten we eigenlijk nog niks.

[Marathir]

Wat we weten is dat deze mooie speeltjes ingebouwd kunnen worden in elektrische circuits. Wat denk je van een telefoon zonder batterij?

Daarbij natuurlijk de andere voordelen. Een laptop die "maar" 3 uur meegaat, maar vervolgens zeg op een station of andere openbare plaats (auto oplaadpunten?) in een 10-20 sec opgeladen kan worden.
(ik ga voor het gemak uit van een eeepc of iets in die richting, dit dingen kunnen al 8 uur mee)

[Prop-er]

"moet de integratie van supercondensators in elektronica als energiebron mogelijk maken"

Zullen we het maar op een energiedrager houden?

[OddesE]

Ach ja, zelfs de zon is zo bezien niet echt een energiebron he?

[svenk91]

ALs je dit inbouwt, betekent dat dan nog kleinere gadgets en meer wegwerp gadgets? Of is dit voor in mobieltjes en andere 'duurdere' apparatuur?

[pontoe]

Ik schat dat de wegwerpgadgets nog even op zich laten wachten, tot deze techniek echt goedkoop wordt om te produceren