Forskarna vid Laboratoriet för organisk elektronik, Linköpings universitet, har tagit fram ett Power paper – ett nytt material med en enastĂ„ende förmĂ„ga att lagra energi. Materialet bestĂ„r av nanocellulosa och en ledande polymer. Resultaten publiceras i Advanced Science.

En platta, femton cm i diameter och nÄgon tiondels mm tjock, kan lagra inte mindre Àn 1 F, vilket Àr i samma storleksordning som de superkapacitanser som i dag finns pÄ marknaden. Materialet gÄr att ladda upp hundratals gÄnger och det tar bara ett par sekunder.

Rena drömmen i en vĂ€rld dĂ€r kraven pĂ„ ökad anvĂ€ndning av förnybar energi ocksĂ„ krĂ€ver nya möjligheter att lagra energin – frĂ„n sommar till vinter, frĂ„n en blĂ„sig dag till en vindstilla, frĂ„n en solig dag till en dag med tunga moln.

– Tunna filmer som fungerar som kondensatorer har funnits tidigare, det vi har lyckats med Ă€r att tillverka materialet i tre dimensioner. Vi kan tillverka tjocka plattor, sĂ€ger Xavier Crispin, professor i organisk elektronik och en av författarna till artikeln som publicerats i Advanced Science.

Medförfattare Àr Àven forskare vid KTH, Innventia, Danmarks tekniska universitet och University of Kentucky.

Materialet, Power paper, ser ut och kÀnns som ett lite plastigt papper och forskarna har roat sig med att vika en origami-svan av en bit, vilket ocksÄ ger en fingervisning om styrkan.

Grunden i materialet Àr nanocellulosa, det vill sÀga cellulosafibrer som i en högtrycksprocess i vatten sprÀckts sönder till fibrer sÄ tunna som 20 nm i diameter. Cellulosafibrerna ligger i en vattenlösning och nÀr en elektriskt ledande polymer (PEDOT:PSS) tillförs, Àven den i vattenlösning, lÀgger polymeren sig som en tunn hinna runt fibrerna.

– De omspunna fibrerna ligger som ett nystan dĂ€r vĂ€tskan i hĂ„lrummen mellan dem fungerar som elektrolyt, förklarar Jesper Edberg, doktorand som tillsammans med nydisputerade Abdellah Malti har utfört experimenten.

Det nya cellulosa-polymermaterialet har satt nytt vĂ€rldsrekord i samtidig ledningsförmĂ„ga för joner och elektroner, nĂ„got som förklarar den exceptionellt stora förmĂ„gan att lagra energi. Det öppnar dessutom upp för en fortsatt utveckling mot Ă€nnu högre kapacitet. Till skillnad frĂ„n de batterier och kondensatorer som finns pĂ„ marknaden idag Ă€r energipappret tillverkat av enkla rĂ„varor – förnyelsebar cellulosa och en lĂ€tt tillgĂ€nglig polymer – det har lĂ„g vikt, inga farliga kemikalier eller tungmetaller krĂ€vs och det Ă€r Ă€ven vattenfast.

Projektet Power papers har sedan 2012 finansierats med medel frÄn Knut och Alice Wallenbergs stiftelse.

– De lĂ„ter oss forska utan att krĂ€va in omfattande rapporter och de litar pĂ„ oss. Vi har en stor press att leverera, men det fĂ„r ta tid och det Ă€r vi mycket tacksamma för, sĂ€ger professor Magnus Berggren, forskningsledare vid Laboratoriet för organisk elektronik.

Men pÄ samma vis som pappersmassa avvattnas och torkas för att bli till papper behöver det nya energipappret avvattnas och torkas. Utmaningen Àr att skala upp tillverkningen till industriell skala.

– Tillsammans med KTH, Acreo och Innventia har vi nu fĂ„tt 34 miljoner frĂ„n Stiftelsen för strategisk forskning för att gĂ„ vidare och hitta en rationell tillverkningsmetod, en pappersmaskin för Power paper, sĂ€ger Magnus Berggren.

Power papers fyra vÀrldsrekord

  • Högsta laddning och kapacitans i organisk elektronik, 1 C och 2 F (Coulomb och Farad).
  • Högsta uppmĂ€tta ström i en organisk ledare, 1 A (Ampere).
  • Hösta förmĂ„ga att samtidigt leda sĂ„vĂ€l joner som elektroner.
  • Högsta transkonduktans i en transistor (förĂ€ndring av strömstyrkan beroende pĂ„ den elektriska spĂ€nningen, mĂ€ts i Siemens, S)

Artikeln:

An Organic Mixed Ion-Electron Conductor for Power Electronics, Abdellah Malti, Jesper Edberg, Hjalmar Granberg, Zia Ullah Khan, Jens W Andreasen, Xianjie Liu, Dan Zhao, Hao Zhang, Yulong Yao, Joseph W Brill, Isak Engquist, Mats Fahlman, Lars WĂ„gberg, Xavier Crispin och Magnus Berggren. Advanced Science, DOI 10.1002/advs.201500305

Mer information kontakta Xavier Crispin, xavier.crispin@liu.se,+46 11 36 34 85

Vill du ha mer nyheter frÄn Linköpings universitet? VÄrt elektroniska nyhetsbrev LiU-nytt-e kommer varje torsdag med alla nyhetsartiklar som publicerats pÄ webben under den gÄngna veckan. Prenumerera hÀr!

Presskontakt:

press@liu.se

Telefon:

013 - 28 10 00

Mobil: