Sviluppo e Fabbricazione di un Innovativo Supercapacitore Ibrido per un Power Device Indossabile
Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto di Tecnologie Avanzate per l'Energia "Nicola Giordano" – CNR-ITAE
Risultato della ricerca:
La ricerca riguarda lo sviluppo di supercapacitori flessibili e a stato solido (SC) costituiti da elettrodi di carbone e ossido di manganese su tessuti di cotone e una membrana a elettrolita gel o polimerica. I supercapacitori ideati sono device indossabili, leggeri e poco ingombranti, che consentono di realizzare tessuti conduttivi e intelligenti con funzionalità quali la capacità di fornire energia elettrica (power bank) ad apparecchi elettronici indossabili o portatili. I supercapacitori flessibili e a stato solido verranno usati per progettare e fabbricare dispositivi di accumulo di energia flessibili da accoppiare a diversi dispositivi elettronici, gadget e wearable devices per uso medico.
Riferimento a finanziamenti precedenti:
Il gruppo di ricerca ha condotto la sperimentazione in collaborazione con la University of Minho, Portugal e il lavoro è stato in parte supportato dallo European COST Action CA15107 (Multi-Functional Nano-Carbon Composite Materials Network – MultiComp), attraverso la Short Term Scientific Mission (STSM) di uno dei ricercatori del gruppo.
Innovatività rispetto a soluzioni già esistenti:
Il sistema sviluppato è un supercapacitore ed è cioè in grado di accumulare molta più energia elettrica dei tradizionali capacitori elettrostatici e di fornire una più elevata potenza rispetto a batterie e celle a combustibile. Inoltre, rispetto ai dispositivi commerciali a base di elettrodi di carbone e elettroliti organici, che presentano la criticità di essere infiammabili, questi supercapacitori essendo costruiti con un elettrolita polimerico solido sono più sicuri e in previsione meno costosi. Si tratta di wearable devices che possono essere caricati e scaricati per migliaia di cicli e tenuti alla massima tensione di 1,6 V per tempi molto lunghi.
Titoli di proprietà intellettuale:
La parte principale della tecnologia e i risultati più significativi sono stati oggetto di una pubblicazione scientifica del 2018 su rivista internazionale.
Principali applicazioni e mercato di riferimento:
La tecnologia proposta risponde alle raccomandazioni del Joint EASE EERA Storage Technology Development Roadmap (Update 2017), che vede nelle tecnologie di accumulo elettrochimico dell’energia elettrica una tra le maggiori e più promettenti tecnologie per lo sviluppo del mercato in una prospettiva a 10-20 anni. I supercapacitori possono essere impiegati per applicazioni di energy storage e smart devices e per produrre gadget elettronici e dispositivi flessibili e indossabili per uso medico e per il benessere della persona. Questi dispositivi si rivolgono al mercato dell’elettronica di consumo che vale oggi 20 miliardi di €.
Esigenze per l’ulteriore sviluppo – Industrializzazione:
A partire dai sistemi già validati in laboratorio, si intende realizzare un prototipo anche di dimensioni pari a 10-20 cm2 che possano essere caratterizzati e testati in ambienti reali di utilizzo.