INDUSTRI

Bygger det de mener er verdens mest energitette superkondensatorer

Markedet for strømlagring i svære superkondensatorer vokser kraftig. Et nystartet norsk selskap hevder de lagrer mer strøm enn noen andre i verden.

Ovnen: I denne ovnen legges karbonfilmen på en aluminiumsfolie og blir grunnlaget for produksjonen av superkondensatorene og superbatteriet som professor Øhlckers holder
Ovnen: I denne ovnen legges karbonfilmen på en aluminiumsfolie og blir grunnlaget for produksjonen av superkondensatorene og superbatteriet som professor Øhlckers holder Foto: Odd Richard Valmot
Dette er en Ekstra-sak som noen har delt med deg. Abonnere for å få full tilgang til alt innhold.

Hortenselskapet nanoCaps er i ferd med å gå inn i markedet for superkondensatorer og det de kaller superbatterier. Markedet er gigantisk bare for superkondensatorer, tror medgründer og leder av selskapet, professor ved Universitetet i Sørøst-Norge, Per Øhlckers.

Ifølge konsulentselskapet MarketsandMarkets Research, vil markedet doble seg de neste fem årene og nærme seg en milliard dollar.

Den lille n-en i «nanoCaps» skal representere bruken av nanoteknologi mens den store C-en representer de store kondensatorverdiene. Et gjennomtenkt nerdenavn, for elektrofolk altså.

Supert

En superkondensator er i praksis en veldig stor kondensator, eller kapasitor som slike komponenter også kalles. Ofte omtales slike også som ultrakondensatorer. «Super» og «ultra» skal vise at dette er kondensatorer med høy energitetthet, mye større enn de vi finner på kretskort. Dette er elektroniske komponenter som kan lagre strøm i et elektrisk felt. Et batteri lagrer jo strøm det også, men en kondensator gjør det med statisk elektrisitet og ikke gjennom elektrokjemi.

Uten kondensatorer hadde det vært umulig å konstruere moderne elektronikk og uten den supre varianten ville det vært vanskelig å raskt ta vare på og avgi veldig store strømstyrker. Det er ikke et batteris sterke side. De, slik som de som sitter i elbiler, skal først og fremst lagre mest mulig strøm.

Forklarer grunnlaget: Medgründer og leder av nanoCaps og professor ved Universitetet i Sørøst-Norge, Per Øhlckers forklarer hvorfor den nye karbonfilmen de har klart å lage er så effektiv. Foto: Odd Richard Valmot

En superkondensator, slik som de som brukes på trikker og tog kan ta vare på strømmen som genereres under oppbremsing. Den kan være for stor til at kjøreledningen kan ta imot alt, og et batteri kan ikke svelge unna. Mens et batteri helst ikke skal lade ut eller opp på mindre enn en time, kan en superkondensator gjøre det på sekunder.

Superkondensatorer har også en helt annen levetid enn batterier. De kan lades opp og lades ut minst en million ganger, mens batterier varer fra 1000 til 3000 sykler før kapasiteten er betydelig redusert, eller batteriet har havarert.

Etablert i fjor

nanoCaps ble etablert i fjor etter 15 års forskning på Universitetet i Sørøst-Norge. I 2019 fikk de et stort gjennombrudd når de klarte å lage en film av sammenkoplete tverrbundne karbon-nanorør som de kunne belegge på en tynn aluminiumsfolie med en teknikk som kalles kjemisk gassfasedeponering. Det skjer i en gassfylt ovn ved rundt 600 grader.

– Karbonfilmen var så effektiv at den representerte et disruptivt gjennombrudd. Den gjorde at vi kunne øke fra 0,2 farad/cm2 til 2,5 farad/cm2. Det er en enorm økning i kapasitansen og har gitt oss et gjennombrudd som vi tror det er et stort marked for. Ingen andre kan i dag lagre like mye strøm som oss i en superkondensator og vi har patentert teknologien, sier han.

Øhlckers tror at de kan doble kapasiteten fra dagens nivå ved å redusere diameteren på nanorørene ned fra dagens cirka 50 nanometer til cirka 25 nanometer ved ytterligere optimalisering av prosessen.

Vi har mange parametere vi kan spille på. Vi bruker en ultraren acetylengass som karbonkilde for å bygge belegget på aluminiumsfolien og ved å variere eksponeringstid, gasskonsentrasjon, temperatur og andre variable kan vi styre rørdiameteren og tykkelsen på filmen, sier han.

Materialkarakterisering: nanoCaps har stor glede av fasilitetene ved Universitetet i Sørøst-Norge hvor de kan gjøre tester og materialkarakterisering. Foto: Odd Richard Valmot

Karbon nanobelegget er fra 0,2 til 0,5 mm tykt. Dagens dominerende teknologi i markedet bruker partikler av porøst karbonmateriale som sintres sammen med et fyllstoff. Slike har en intern motstand som er så høy at tykkelsen er begrenses opp til litt over 0,1mm. Karbonfilmen til nanoCaps har mye lavere intern motstand slik at den kan lages opp til 0,5 mm tykkelse med fortsatt lav indre motstand. Dermed oppnås høyere kapasitans.

Videre forskning og utvikling foregår i tett samarbeid med Institutt for mikrosystemer ved Universitetet i Sørøst-Norge, blant annet med forskningsoppgaver for master- og doktorgradsstudenter.

Superbatterier

Et annet produkt nanoCaps utvikler er det de kaller et superbatteri. Det er en hybrid teknologi som er en blanding av et litiumionebatteri og en superkondensator. De har mange av egenskapene til superkondensatorer, men kan lagre veldig mye mer strøm i samme volum.

De har også en mye lavere selvutlading som er betydelig for superkondensatorer. De kan miste 20 prosent av strømmen på 72 timer. I superbatterier er dette tapet på tiendeparten. Dessuten er levetiden på rundt 30.000 sykler som er 10 til 30 ganger bedre enn litiumionebatterier.

Supre: Superkondensatorene til venstre har en ganske beskjeden kapasitet i forhold til den hybride batterivarianten. Tross det representerer begge hver sin verdensrekord. Foto: Odd Richard Valmot

Erstatte blybatterier

– Vi tror det er et stort marked for superbatterier som kan erstatte blybatterier. Selv elbiler bruker blybatterier til lavspenningstilførsel, og alle biler med forbrenningsmotor trenger et svært et. De trenger spesielle startbatterier som kan avgi veldig stor strømstyrke for å drive startmotoren. Et lite litiumionebatteri kan ikke levere så mye strøm, men det kan noen celler med superbatterier. Det er både billigere og mye lettere enn å bruke blybatterier. Og mye mer miljøvennlig, sier salgs- og markedssjef i nanoCaps, Egill Elvestad.

Tøff innsalgsjobb

Øhlckers mener de ligger det han kaller disruptivt foran konkurrentene. Derfor er kanskje den største utfordringen å forklare at de er en nystartet liten bedrift i Norge med foreløpig kun tre ansatte.

De påpeker at de har en avtale med en tidligere dr. grad student som studerte i Horten. Wei Sun, som han heter, flyttet tilbake til Kina og etablerte produksjonsselskapet GMCC. De har maskinutrustningen som skal til for å ferdigstille produktene til nanoCaps, men selve karbonbelegget vil de stå for selv.

Det er her alle forretningshemmelighetene ligger. Derfor vil de sende den belagte aluminiumsfolien til Kina hvor de bygger den videre til ferdige superkondensatorer.

– Dette handler om å bygge en forsvarslinje rundt oss. Vi jobber med patenter og videre utvikling og vil ikke at resultatene skal lekke ut når vi nå har kommet så langt og fått teknologisk ledelse, sier han.

Les også

Kommentarer:

Vi har byttet system for artikkelkommentarer. For å opprette brukerkonto, registrerer du deg med BankID.