2021-06-03 スイス連邦材料試験研究所(EMPA)
・ EMPA が、3D プリンタで全作製できる生分解性のミニキャパシタを開発。
・ セルロースナノファイバー、セルロースナノ微結晶、カーボンブラック、グラファイトおよび活性炭をグリセリン、水と 2 種類のアルコールで溶解し、イオン伝導を促すために塩をひとつまみ投入したゼラチン状のインクを使用し、改造した 3D プリンターでフレキシブル基板、導電層、電極層、電解質層の 4 層を作製する。
・ これらの層を電解質層を中央に配置して積層した同ミニキャパシタは、電力を長時間貯蔵し、小型のデジタル時計を作動できる。凍結温度下でも数千サイクルの充放電と長時間の電力貯蔵が可能で、圧力や衝撃への耐久性も有する。使用後にはコンポスト処理や廃棄が可能で、2 ヶ月後に数個のカーボン粒子のみ残して分解する。
・ スーパーキャパシタは、IoT において主要なコンポーネントとなることが期待され、将来的には電磁場を利用して充電し、様々なデバイスに電力を長時間供給できるようになると考える。
・ 例えば、出荷時にパッケージの内容物を調査するマイクロトランスミッターや、環境・農業のモニタリングセンサー等での利用後、自然に分解するため回収が不要。また、普及が進む臨床現場即時検査(point of care testing)用の、ベッドサイドで使える小型テストデバイスや、糖尿病の自己試験デバイス等の電子マイクロデバイス等での利用にも適する。
・ 本研究は、EMPA の内部資金により実施された。
URL: https://www.empa.ch/web/s604/papierbatterie
＜NEDO海外技術情報より＞
（関連情報)
Advanced Materials 掲載論文（アブストラクトのみ：全文は有料）
Fully 3D Printed and Disposable Paper Supercapacitors
URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202101328
Abstract
With the development of the internet-of-things for applications such as wearables and packaging, a new class of electronics is emerging, characterized by the sheer number of forecast units and their short service-life. Projected to reach 27 billion units in 2021, connected devices are generating an exponentially increasing amount of electronic waste (e-waste). Fueled by the growing e-waste problem, the field of sustainable electronics is attracting significant interest. Today, standard energy-storage technologies such as lithium-ion or alkaline batteries still power most of smart devices. While they provide good performance, the nonrenewable and toxic materials require dedicated collection and recycling processes. Moreover, their standardized form factor and performance specifications limit the designs of smart devices. Here, exclusively disposable materials are used to fully print nontoxic supercapacitors maintaining a high capacitance of 25.6 F g−1 active material at an operating voltage up to 1.2 V. The presented combination of digital material assembly, stable high-performance operation, and nontoxicity has the potential to open new avenues within sustainable electronics and applications such as environmental sensing, e-textiles, and healthcare.
