Fibre af nanorør og grafen kan give energi til intelligent tøj

Det perfekte genopladelige batteri kan rumme masser af energi, og så kan det oplades på få sekunder, når det endelig er løbet tør for strøm. Sådan nogle batterier findes desværre ikke, men heldigvis står afløseren til de elektrokemiske batterier klar i kulissen.

En kondensator kan hurtigt fyldes med elektrisk energi, som lige så hurtigt kan afgives igen. I modsætning til batterier kan kondensatorer altså oplades lynhurtigt, men til gengæld kan de ikke rumme nær så meget energi i et givet rumfang.

Sådan har de i hvert fald heddet sig hidtil, men nu har forskere fra Kina og USA fremstillet en mikrofiber, der består af kulstof-nanorør og kvælstof-dopet reduceret grafenoxid. Disse elektrisk ledende nanomaterialer kan pakkes på en måde, så et enkelt gram har en overflade på 396 kvadratmeter, så der er god plads til elektriske ladninger.

Materialet kan bruges til at fremstille en fleksibel superkondensator (også kaldet en superkapacitor) med en energitæthed på cirka 6,3 mWh pr. kubikcentimeter. Det er cirka 10 gange så meget som i de superkondensatorer, der er på markedet i dag.

Ifølge forskerne er energitætheden tæt på den, man finder i tyndfilmsbatterier baseret på lithium. De sammenligner dog med batterier baseret på en teknologi, der efterhånden er nogle år gammel, og i forhold til almindelige, ufleksible lithium-ion-batterier er energitætheden stadig beskeden.

Til gengæld er effekttætheden – et mål for hastighed, hvormed kondensatoren kan afgive energi – mere end 100 gange større. Så man kan også godt regne med, at kondensatoren kan oplades mindst 100 gange hurtigere end et lithium-ion-batteri.

Efter 10.000 af- og opladninger var superkondensatorens evne til at holde på ladninger kun blevet syv procent ringere, skriver forskerne i den videnskabelige artikel i tidsskriftet Nature Nanotechnology. Så også når det angår levetid, er superkondensatorer bedre end genopladelige batterier, der sjældent holder til meget mere end 1.000 opladninger.

Fleksible mikrosuperkondensatorer kan eksempelvis give strøm til intelligent tøj med indlejrede sensorer, displays og trådløs sendere, og en kondensatoren i form af en mikrofiber kan ligefrem væves ind i tøjet. Forskerne demonstrerede, hvordan prototypen kunne drive en lysdiode og en ultraviolet fotodetektor.