O Centro de Pesquisa Técnica VTT da Finlândia desenvolveu um armazenamento de energia de pequeno porte extremamente eficiente, um micro-supercapacitor, que pode ser integrado diretamente dentro de um chip de microcircuito de silício. A alta densidade de energia e potência do armazenamento de energia miniaturizado depende do novo nanomaterial híbrido desenvolvido recentemente na VTT. Essa tecnologia abre novas possibilidades para dispositivos móveis integrados e abre caminho para dispositivos autônomos de energia zero necessários para a futura Internet das Coisas (IoT).
Os supercapacitores se assemelham a baterias eletroquímicas. Contudo, em contraste com, por exemplo, baterias de íon de lítio para telefones celulares, que utilizam reações químicas para armazenar energia, os supercapacitores armazenam principalmente energia eletrostática que está ligada à interface entre os eletrodos líquidos e sólidos. Da mesma forma que as baterias, os supercapacitores são tipicamente dispositivos discretos com grande variedade de casos de uso, desde pequenos dispositivos eletrônicos até grandes armazenamentos de energia de veículos elétricos.
A densidade de energia e potência de um supercapacitor depende da área de superfície e da condutividade dos eletrodos sólidos. O grupo de pesquisa da VTT desenvolveu um eletrodo de nanomaterial híbrido, que consiste em silício poroso revestido com uma camada de nitreto de titânio de poucos nanômetros de espessura por deposição de camada atômica (ALD). Esta abordagem leva a uma grande superfície condutora registrada em um pequeno volume. A inclusão de líquido iônico em um microcanal formado entre dois eletrodos híbridos resulta em armazenamento de energia extremamente pequeno e eficiente.
O novo supercapacitor tem excelente desempenho. Pela primeira vez, micro-supercapacitor baseado em silício compete com os principais dispositivos baseados em carbono e grafeno no poder, energia e durabilidade.
Micro-supercapacitores podem ser integrados diretamente com dispositivos microeletrônicos ativos para armazenar energia elétrica gerada por diferentes térmicas, coletores de energia de luz e vibração e para fornecer energia elétrica quando necessário. Isso é importante para redes de sensores autônomos, eletrônicos vestíveis e eletrônicos móveis da IoT.
O grupo de pesquisa da VTT leva a integração ao extremo, integrando o novo armazenamento de energia de micro-supercapacitor de nanomaterial diretamente dentro de um chip de silício. A tecnologia demonstrada de supercapacitor no chip permite armazenar energia de até 0,2 joule e gerar uma impressionante geração de energia de 2 watts em um chip de silício de um centímetro quadrado. Ao mesmo tempo, deixa a superfície do chip disponível para microcircuitos e sensores integrados ativos.
